راهبرد جدید سنتز کاتالیست های تک اتمی برای تصفیه آب
به گزارش لینک وبسایت، آب به منظور زندگی ضروریست، اما فرآیند تصفیه آب می تواند انرژی بر باشد و این مورد باعث توجه و علاقه مندی به بهبود این فرایند شده است. محققان دانشگاه توهوکو راهبرد جدیدی را برای توسعه کاتالیست های تک اتمی (SACs) به منظور تصفیه بهینه آب عرضه کرده اند. این رویکرد مبتنی بر پیشبینی های داده محور و سنتز دقیق، به تسریع فرایند توسعه این کاتالیزگرها و افزایش کارآمدی تصفیه آب کمک می نماید.
به گزارش لینک وبسایت به نقل از ایسنا، کاتالیست های تک اتمی یکی از مهم ترین کاتالیست ها در فرآیندهای صنعتی و محیطی هستند. این کاتالیزورها نقشی کلیدی در بهبود کارآمدی فرآیندهای مختلف همچون صنایع شیمیایی، تبدیل انرژی و فرآیندهای زیست محیطی ایفا می کنند. بطور دقیق تر در تصفیه آب، کاتالیست های تک اتمی می توانند محدودیت های کاتالیست های هتروژن سنتی مانند سرعت واکنش، انتخاب پذیری کاتالیزگری و پایداری را رفع کنند و راه را برای پیشرفت فناوری های تصفیه آب پایدار و کارآمد هموار کنند.
با این وجود، توسعه کاتالیست های تک اتمی معمولا از روش های زمان بر و آزمون و خطا استفاده می نماید و روش های سنتزی معمول معمولا فاقد دقت کافی هستند. محققان برای پیشگیری از چنین روندی که شبیه به تلاشهای کور است، از یک رویکرد مبتنی بر داده استفاده کردند که در آن پیشبینی های سریع و دقیقی از کاتالیست های تک اتمی با بهترین عملکرد به دست آوردند و سپس فرایند ساخت آنها را شروع کردند. این تیم ۴۳ ساختار فلزی N۴ شامل فلزات انتقالی و فلزات گروه اصلی را با استفاده از روش قالب سخت مورد بررسی قرار دادند.
نتایج این پژوهش نشان داد که بهترین گزینه، کاتالیزورهای تک اتمی آهن (Fe-SAC) است که دارای میزان بالایی از سایت های Fe-pyridine-N۴ و ساختار فوق منافذ است. این کاتالیزورها موفق به نمایش عملکرد بسیار بالا در تصفیه آب شدند. نتایج محاسبات نظری نشان می دهند که مکانیسم عملکرد این کاتالیزورها به این صورت است که کاتالیست تک اتمی، مانع از افزایش انرژی موانع مرحله کلیدی واکنش می شود. این فرایند باعث تولید انتخابی نوعی گونه مهم اکسیژن تک چرخشی می شود که به صورت مؤثر آلودگی ها را تجزیه و تصفیه آب را آسان می کند.
به نقل از ستاد نانو، برای اطمینان از صحت پیشبینی داده محور، این تیم تحقیقاتی پنج ساختار فلزی دیگر (یعنی Fe، Co، Ni، Cu و Mn) را با فعالیتهای نظری مختلف مقایسه کردند. آنها تأیید کردند که کاتالیزورهای Fe-SAC واقعا بهترین عملکرد را در میان کاتالیست های مشابه از خود نشان داده است و این نتیجه با پیشبینی داده محور هم خوانی دارد.
این رویکرد ترکیب شده بین روش های داده محور و سنتز دقیق، یک الگوی نوین برای توسعه سریع کاتالیست های با عملکرد بالا در زمینه های محیط زیستی و سایر حوزه هایی که به انرژی پایدار و کاتالیز نیاز دارند، بوجود آورده است. محققان به دنبال توسعه یک روند کاری مؤثر و کاربرپسند برای طراحی سریع و کارآمد کاتالیزگرها هستند.
منبع: linkwebsite.ir
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب