â€œΗ ζημιά που υπέστη ένας Ν2Το O can do είναι 300 φορές υψηλότερο από αυτό του CO2», είπε ο Yi Liu, υποψήφιος διδάκτορας του WSU Voiland.
Ν2Το O είναι μέρος μιας κατηγορίας χημικών ουσιών που αναφέρονται ως “NOx†(α). Αυτά τα χημικά περιέχουν μόνο N και O. Είναι πολύ επιβλαβή για το περιβάλλον.
Ν2Το ίδιο το O είναι το τρίτο πιο σημαντικό αέριο του θερμοκηπίου, και επομένως σημαντικός παράγοντας στην κλιματική αλλαγή.
Μια σημαντική πηγή του Ν2O οι εκπομπές προέρχονται από αυτοκίνητα.
«Όλα τα αυτοκίνητα έχουν καταλυτικούς μετατροπείς και αυτό που δεν κατάλαβαν όταν εφάρμοσαν τους μετατροπείς στο αυτοκίνητο είναι ότι θα αυξήσει το Ν.2O εκπομπές», είπε ο Liu.
Ο καταλυτικός μετατροπέας είναι αυτός που μετατρέπει τους ρύπους σε λιγότερο επιβλαβή αέρια σε ένα αυτοκίνητο.
“Γι’ αυτό θέλουμε να προσθέσουμε μερικούς καταλύτες για να αφαιρέσουμε το N2Ο σχηματισμός κατά τη διάρκεια της διαδικασίας, είπε ο Liu.Â
Ο καταλύτης θα αποσυνθέσει το Ν2O σε άζωτο και οξυγόνο. Αυτό είναι το επίκεντρο της έρευνας του Liu.
Αυτό πιθανότατα θα τοποθετηθεί μετά τον καταλυτικό μετατροπέα.
Σχετικά με τη δομή του καταλύτη, «χρησιμοποιώ ένα μόνο άτομο», είπε ο Liu.
Οι καταλύτες ενός ατόμου (SACs) περιλαμβάνουν μεμονωμένα άτομα μετάλλου σε ένα στήριγμα. Ένα στήριγμα είναι ένα στερεό που συγκρατεί το μέταλλο στη θέση του. Στην περίπτωση αυτή, το άτομο μετάλλου που απομονώνεται είναι το ρόδιο και το υπόστρωμα είναι οξείδιο του δημητρίου (Ceria).
Το κύριο πλεονέκτημα αυτού είναι ότι χρησιμοποιεί το ρόδιο πιο αποτελεσματικά.Â
«Το ρόδιο είναι μέταλλο της ομάδας πλατίνας, είναι πολύ ακριβό και δεν θέλουμε να σπαταλήσουμε πολλά χρήματα», είπε ο Liu.
Η αποτελεσματικότερη χρήση των μετάλλων αποτελεί κύριο επίκεντρο της έρευνας στον τομέα της κατάλυσης.
Το κύριο πρόβλημα με τα SAC είναι η σταθερότητα. Τα άτομα μετάλλου θα κινούνται γύρω κατά τη διάρκεια μιας αντίδρασης και θα συσσωρεύονται μεταξύ τους για να σχηματίσουν συστάδες. Αυτό δεν βρέθηκε να είναι πρόβλημα με αυτόν τον καταλύτη.
Βουτώντας βαθύτερα στη δομή του καταλύτη,
«Πρόσφατα μια από τις δουλειές μου είναι να χρησιμοποιήσω λίγο ρουθήνιο για να τροποποιήσω την επιφάνεια και στη συνέχεια θα ενεργοποιήσει τα είδη οξυγόνου», είπε ο Liu.
Η ενεργοποίηση κάνει κάτι ικανό να αντιδράσει. Σε αυτή την περίπτωση, επιτρέπει στο οξυγόνο από το υπόστρωμα να συμμετέχει στην αντίδραση.
Η αντίδραση ακολουθεί ένα συγκεκριμένο σύνολο βημάτων, που συχνά αναφέρεται ως μηχανισμός από τους χημικούς.
«Πρώτα το Ν2Το O θα απορροφήσει τον καταλύτη», είπε ο Liu. Αυτό συμβαίνει στο απομονωμένο άτομο ροδίου.
Στο επόμενο βήμα, ο δεσμός οξυγόνου αζώτου σπάει και απελευθερώνεται αέριο άζωτο. Το οξυγόνο είναι ακόμα συνδεδεμένο με το ρόδιο.
Το ενεργό οξυγόνο που σχηματίζεται από το ρουθήνιο θα αντιδράσει στη συνέχεια με το οξυγόνο από το Ν2O για να σχηματίσετε το O2 αέριο.
Αυτό το ενεργό οξυγόνο προέρχεται από το οξείδιο του δημητρίου, επομένως λείπει οξυγόνο στο στήριγμα οξειδίου του δημητρίου.
Το οξυγόνο που λείπει θα αντικατασταθεί από οξυγόνο από ένα νέο Ν2Ω μόριο. Το νέο Ν2Το μόριο O θα προσκολληθεί στο ρόδιο, θα απελευθερώσει αέριο άζωτο και στη συνέχεια το οξυγόνο που απομένει θα συμπληρώσει το οξυγόνο που λείπει.
Ο καταλύτης είναι τώρα έτοιμος να επαναλάβει το πρώτο βήμα της αντίδρασης.
Χρησιμοποιώντας αυτόν τον καταλύτη υπό κανονικές πιέσεις, Â
«Η αντίδραση επιτυγχάνει εκατό τοις εκατό μετατροπή σε θερμοκρασίες χαμηλότερες από 300 (βαθμοί Κελσίου),» είπε ο Liu.
Η εκατό τοις εκατό μετατροπή σημαίνει ότι ουσιαστικά δεν υπάρχουν N2Ω μόρια αριστερά.
