日本开发出室温下对一氧化碳高效进行无害化处理的新型催化剂

新技术 2018年07月26日
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日本国立研究开发法人物质材料研究机构(NIMS)与首都大学东京、NBC Meshtec公司共同开发出了在室温下对有害气体一氧化碳)进行无害化处理的新型催化剂。该催化剂通过在氧化铁纳米多孔体中固定金纳米粒子制成,与现行市售的催化剂相比,实现了5倍以上的去除率。有望用于吸烟室的空气净化器等多种用途。

目前,包括用来去除烟草和宠物散发的气味,以及汽车和工厂排放的有害物质,空气净化器得到了广泛应用。不过,传统的空气净化器无法高效去除烟草和废气中所含的一氧化碳有毒气体。原因是没有能在室温下有效氧化一氧化碳的催化剂。1984年,首都大学东京的名誉教授兼客座教授春田等人曾报告过,金纳米粒子 (直径在10nm以下)在室温下能氧化一氧化碳。但金纳米粒子有一个大问题,那就是非常容易凝集,单独使用的话则无法发挥其催化活性。

此次,联合研发小组开发出了在氧化铁纳米多孔体中固定金纳米粒子催化剂的新型混合催化剂。通过使金纳米粒子均匀分散在约200m2/g超高比表面积的纳米多孔体中,抑制其凝集,在室温下实现了每小时高达8.41 molCO/gAu的一氧化碳去除能力。另外还确认,该催化剂能长期维持初期20%的催化活性。

针对2020年东京奥运会的分烟化需求,开发能对一氧化碳进行无害化处理的催化剂成为紧迫课题。利用此次研究的技术,有望开发出在经济性和环境性两方面都比较优异的空气净化器过滤器。今后计划扩大生产规模并开发应用产品。

这项研究由日本物质材料研究机构国际纳米结构研究基地 (MANA)Mesoscale物质化学小组的组长山内悠辅 (兼任澳大利亚昆士兰大学化学工学科教授)、MANA的执行顾问板东义雄、日本学术振兴会(JSPS)的Yusuf Valentino Kaneti研究员 、田中骏祐(博士课程3年级) 等人与首都大学东京的名誉教授兼客座教授春田正毅和NBC Meshtec公司共同实施。

此次的研究成果已于2018年7月17日在英国皇家化学学会期刊《化学通讯》(Chemical Communications)的在线速报版上公开。

室温下对一氧化碳高效进行无害化处理的新型催化剂

图 : (1)纳米片状氧化铁纳米多孔体的电子显微镜图像。(2) 将金纳米粒子分散在纳米片状氧化铁纳米多孔体中的电子显微镜图像。

文 客观日本编辑部

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