كشف نانوخوشه‌هاي طلا به‌عنوان عالي‌ترين و بهترين كاتاليست‌

پژوهشگران موسسه ملي استانداردها و فناوري (NIST)، براي اولين بار به ميزان تفكيك‌پذيري بسيار پيشرفته‌اي به نانوبلورهاي طلاي جذب‌شده بر روي سطوح اكسيدآهن دست يافتند.

کد خبر: ۲۲۶۵۵

يکشنبه - ۱۶ فروردين ۱۳۸۸ / April 05, 2009

به گزارش گروه علمي و آموزشي «شبکه خبر دانشجو»، پژوهشگران موسسه ملي استانداردها و فناوري (NIST)، از يك زوج ميكروسكوپ الكتروني عبوري پيمايشگر (STEM) كه در آن خطاي کروي (كه موجب مات‌شدن تصوير مي‌شود) تصحيح شده، استفاده كرده و براي اولين بار به ميزان تفكيك‌پذيري بسيار پيشرفته‌اي به نانوبلورهاي طلاي جذب‌شده بر روي سطوح اكسيدآهن، دست يافتند، در واقع اين تفكيك‌پذيري به اندازه كافي حساس بود كه حتي اتم‌هاي منفرد نيز قابل روئيت شوند.

براي بيشتر ما، طلا تنها زماني ارزشمند است كه قطعات بزرگي از آن را در اختيار داشته باشيم، اما براي علاقمندان به استفاده از توانايي استثنايي طلا در كاتاليزكردن محدوده وسيعي از واكنش‌هاي شيميايي از جمله اكسيداسيون گاز خطرناك و سمي منوكسيدكربن به گاز بي‌خطر دي‌اكسيدكربن آن هم در دماي اتاق، ديگر قانون «هر چه بزرگتر، بهتر"» صادق نيست.

چنانچه اين فرآيند به مرحله صنعتي برسد، قابليت بهبود عملكرد مبدل‌هاي كاتاليستي كه در اتومبيل‌ها براي تصفيه دود اتومبيل و در دستگاه‌هاي تنفسي براي محافظت معدن‌كاران و ماموران آتش‌نشاني بكار مي رود، را خواهد داشت.

مطالعات علم سطح بيان مي‌كند كه يك محدوده بحراني براي نانوذرات طلا با پايه اكسيدآهن وجود دارد كه آنرا براي اكسيداسون منوكسيدكربن بسيار فعال مي‌كند.

اگرچه، اين نظريه بر مبناي تحقيقاتي بنا شده كه با استفاده از مدل هاي ايده‌آل ساخته‌شده از طلاي جذب‌شده بر روي پايه اكسيد تيتانيوم انجام شده‌اند.

روش تصويربرداري STEM با خطاي تصحيح شده كه توسط NIST/Lehigh/Cardiff ابداع شده‌است به پژوهشگران اين امكان را مي‌دهد كه سيستم‌هاي كاتاليستي واقعي اكسيدآهن را همانگونه كه ساخته شده‌اند، بررسي كرده و تمام ساختارهاي طلاي موجود در هر نمونه را شناسايي کنند و سپس مشخص كنند كه چه اندازه‌هايي از خوشه‌ها براي تبديل منوكسيدكربن فعال هستند.

اين گروه پژوهشي ذراتي با اندازه‌هاي بسيار متفاوتي را بررسي كرده‌اند، از نمونه‌هاي با فعاليت كاتالستي كم يا بدون فعاليت (كمتر از 1% تبديل منوكسيدكربن) گرفته تا نمونه‌هايي با بازدهي نزديك به صد درصد.

نتايج آنها نشان داد كه عمده فعاليت نانوخوشه‌هاي طلا براي تبديل منوكسيدكربن مربوط به دو لايه‌هايي با قطر تقريبي 5/0 تا 8/0 نانومتر است كه حاوي حدود 10 اتم طلا هستند.

لازم به ذکر است، نتايج اين تحقيق در مجله‌ي Science منتشر شده‌است./انتهاي پيام/