ساخت و بررسی عملکرد نسل جدید مبدل­ های کاتالیستی بر پایه نانوآرایه­ های اکسید فلزی جهت کاهش آلودگی هوا در پژوهشگاه مواد و انرژی انجام شد.

به گزارش روابط عمومی پژوهشگاه، دکتر ایمان صفائی فارغ التحصیل مهندسی مواد و مجری این طرح با اشاره به اهمیت مبدل های کاتالیستی در کاهش آلودگی هوا بویژه نانوآرایه های اکسید فلزی تک بعدی که اخیرا مورد توجه قرار گرفته است، گفت: در این پروژه، در ابتدا ساخت یک مبدل با کاتالیستی از نانوآرایه­ های متراکم تک ­بعدی سریای تزئین شده با پالادیوم که بر روی سطح مونولیت لانه­ زنبوری کوردیریتی به صورت یکنواخت توزیع شده است، مورد بررسی قرار گرفت.

وی افزود: سپس آزمایشات صنعتی مبدل ­های کاتالیستی از قبیل واکنش اکسیداسیون مونوکسید کربن و آزمایش پایداری در این مبدل­ ها انجام شد و در نهایت با یک نمونه تجاری، مورد مقایسه قرار گرفت.

این پژوهشگربا تشریح روند کار این پروژه گفت: به منظور ساخت مبدل کاتالیستی بر پایه نانوآرایه ­های سریا، در ابتدا جوانه­ های اکسید روی درون کانال­ های مونولیت توسط فرآیند سونوشیمیایی با اندازه بلورک­ های حدوداً 25 نانومتر ایجاد شد. سپس نانوآرایه ­های اکسید روی درون کانال ­های مونولیت لانه ­زنبوری کوردیریتی به روش هیدروترمال با قطر میانگین 140 نانومتر سنتز شد و به عنوان شابلون سخت برای ایجاد نانوآرایه­ های سریا مورد استفاده قرار گرفت.

وی افزود: نانـوذرات سریا، به همراه آلاینده پرازئودمیا طی واکنش هیدروترمال بر روی نانوآرایه ­های اکسید روی جوانه­ زنی کرده و بطور همزمان نانوآرایه­ های اکسید روی حذف شدند که سبب ایجاد ساختار نهایی نانولوله ­ای، متشکل از نانوذرات سریای دوپ شده با پرازئودمیا با ضخامت 80 نانومتر شد. تزئین نانوآرایه ­ها توسط پالادیوم، طی فعال­ سازی سطح و واکنش فـوتـوشیمیایی انجام شد.

وی افزود: در آزمایش­ های کاتالیستی، دمای ­لایت ­آف مبدل کاتالیستی بر پایه نانوآرایه­ های سریای دوپ شده با پرازئودمیا نسبت به نمونه تجاری درواکنش اکسیداسیون مونوکسید کربن 44 درجه سانتی­ گراد کاهش یافت، ضمن اینکه ضخامت پوشش حدوداً 100 برابر و میزان پالادیوم 33 درصد کاهش یافت.

دکتر صفائی توضیح داد: میزان تبدیل مونوکسید کربن به دی اکسید کربن درمبدل کاتالیستی بر پایه نانوآرایه­ های سریای دوپ شده با پرازئودمیا در دمای 200 درجه سانتی گراد، تا 16 ساعت 100 درصد و از 16 تا 20 ساعت، 73 درصد بدست آمد. این در حالیست که برای نمونه تجاری میزان تبدیل بعد از حدوداً 3 ساعت، به صفر درصد رسید. 

گفتنی است، این پژوهش با راهنمایی دکترمحمود کاظم زاد و دکتر مهدی علی زاده و نیز با مشاوره دکتر محمدرضا رحیمی پور در پژوهشکده سرامیک پژوهشگاه مواد و انرژی انجام شده است.