محققان دانشگاه رايس و همكاران‌شان در فنلاند راهي براي ساخت غشاء‌هاي
نانولوله كربني، توسعه داده‌اند. اين غشاءها مي‌توانند به‌عنوان فيلتر‌هاي
هواي فوق‌العاده ريز و به‌عنوان چارچوب هايي براي كاتاليست‌هايي كه
واكنش‌هاي شيميايي را تسريع مي‌كنند، كاربردهاي گسترده‌اي داشته باشند. اين
نتايج نشان مي‌دهند كه چگونه چنين فيلتر‌هايي مي‌توانند 99 درصد ذراتي با
قطرهاي كمتر از يك ميكرومتر، را از هوا حذف كنند.
ميكروافزاره‌هاي نانولوله‌اي، با جنگل‌هايي از نانولوله‌هاي كربني رشد يافته داخل خلل و فرج، مي‌توانند به‌عنوان فيلتر يا حاملي براي كاتاليست‌ها عمل كنند.
اين گروه تحقيقاتي به رهبري روبرت واجتاي، با استفاده از روش ترسيب بخار شيميايي (CVD) افزاره‌هايي ساخته است كه در ابتداي اين فرآيند شبيه به سر دوش‌هاي ريز هستند. بعد 30 دقيقه در كوره CVD، اين حفره‌ها كه بوسيله ليزر در اين قالب‌هاي دي‌اكسيد سيليكون ايجاد شده‌اند، با جنگلي از نانولوله‌هاي كربني پر مي‌شوند. از داخل اين نانولوله‌هاي كربني فقط ذراتي با قطرهايي در مقياس نانو، مي‌توانند عبور كنند.
هنگامي كه اين نانولوله‌ها با مواد شيميايي كاتاليستي عامل‌دار مي‌شوند، ذرات از يك طرف اين فيلتر با يك شكل وارد مي‌شوند و از طرف ديگر با شكلي ديگر خارج مي‌شوند. اين فرآيند مشابه با فرآيندي است كه بوسيله مبدل‌هاي كاتاليستي در ماشين‌ها اتفاق مي‌افتد و در آن مونواكسيدكربن، هيدروكربن‌ها و ناكس تبديل به مخلوط غيرسمي از دي‌اكسيد كربن، نيتروژن و آب مي‌شوند.
واجتاي گفت: حتي موقعي كه اين حفره‌ها خيلي از خود اين ذرات بزرگ‌تر هستند، اين افزاره مي‌تواند يك فيلتر خيلي مؤثر باشد. ايده اساسي اين است كه شما اين جنگل نانولوله كربني را داريد، گاز از سرتاسر آن عبور مي‌كند و بدليل فاصله خيلي كم بين اين لوله‌ها، اتم‌هاي گاز قبل از رسيدن به طرف ديگر، به ديواره‌ها برخورد مي‌كنند و طي اين برخوردها مي‌توانند تبديل شوند.
وي اضافه كرد: اين برهم‌كنش بسيار قوي، در مقايسه با مواد ماكروسكوپي و حتي بعضي از مواد ميكروسكوپي، منجر به فيلتر يا پايه كاتاليستي مي‌شود كه بسيار مؤثرتر از فيلتر جذب‌كننده – ذره‌اي بسيار مؤثر (HEPA) عمل مي‌كند. در حقيقت اين ديسك‌هاي پر شده از نانولوله‌ها صد برابر بهتر از مواد استفاده شده در فيلتر‌هاي HEPA، نانوذرات را از هواي آزمايشگاهي حذف كردند.
نفوذپذيري اين فيلترها قوياً به چگونگي رشد نانولوله‌ها كه چگالي و طول‌شان را مشخص مي‌كند، بستگي دارد. اين محققان با ترسيب پالاديوم روي اين نانولوله‌ها و استفاده از آن‌ها براي تبديل پروپن به پروپان (يك تست محك براي كاتاليز) توانايي اين فيلترها را براي عمل به‌عنوان كاتاليست، بررسي كردند. آن‌ها متوجه شدند كه اين غشاء‌هاي فعال فعاليت كاتاليستي پايدار و عالي نشان مي‌دهند.
نتايج اين تحقيق در مجله ACS Nano منتشر شده است.
ادامه مطلب
ميكروافزاره‌هاي نانولوله‌اي، با جنگل‌هايي از نانولوله‌هاي كربني رشد يافته داخل خلل و فرج، مي‌توانند به‌عنوان فيلتر يا حاملي براي كاتاليست‌ها عمل كنند.
اين گروه تحقيقاتي به رهبري روبرت واجتاي، با استفاده از روش ترسيب بخار شيميايي (CVD) افزاره‌هايي ساخته است كه در ابتداي اين فرآيند شبيه به سر دوش‌هاي ريز هستند. بعد 30 دقيقه در كوره CVD، اين حفره‌ها كه بوسيله ليزر در اين قالب‌هاي دي‌اكسيد سيليكون ايجاد شده‌اند، با جنگلي از نانولوله‌هاي كربني پر مي‌شوند. از داخل اين نانولوله‌هاي كربني فقط ذراتي با قطرهايي در مقياس نانو، مي‌توانند عبور كنند.
هنگامي كه اين نانولوله‌ها با مواد شيميايي كاتاليستي عامل‌دار مي‌شوند، ذرات از يك طرف اين فيلتر با يك شكل وارد مي‌شوند و از طرف ديگر با شكلي ديگر خارج مي‌شوند. اين فرآيند مشابه با فرآيندي است كه بوسيله مبدل‌هاي كاتاليستي در ماشين‌ها اتفاق مي‌افتد و در آن مونواكسيدكربن، هيدروكربن‌ها و ناكس تبديل به مخلوط غيرسمي از دي‌اكسيد كربن، نيتروژن و آب مي‌شوند.
واجتاي گفت: حتي موقعي كه اين حفره‌ها خيلي از خود اين ذرات بزرگ‌تر هستند، اين افزاره مي‌تواند يك فيلتر خيلي مؤثر باشد. ايده اساسي اين است كه شما اين جنگل نانولوله كربني را داريد، گاز از سرتاسر آن عبور مي‌كند و بدليل فاصله خيلي كم بين اين لوله‌ها، اتم‌هاي گاز قبل از رسيدن به طرف ديگر، به ديواره‌ها برخورد مي‌كنند و طي اين برخوردها مي‌توانند تبديل شوند.
وي اضافه كرد: اين برهم‌كنش بسيار قوي، در مقايسه با مواد ماكروسكوپي و حتي بعضي از مواد ميكروسكوپي، منجر به فيلتر يا پايه كاتاليستي مي‌شود كه بسيار مؤثرتر از فيلتر جذب‌كننده – ذره‌اي بسيار مؤثر (HEPA) عمل مي‌كند. در حقيقت اين ديسك‌هاي پر شده از نانولوله‌ها صد برابر بهتر از مواد استفاده شده در فيلتر‌هاي HEPA، نانوذرات را از هواي آزمايشگاهي حذف كردند.
نفوذپذيري اين فيلترها قوياً به چگونگي رشد نانولوله‌ها كه چگالي و طول‌شان را مشخص مي‌كند، بستگي دارد. اين محققان با ترسيب پالاديوم روي اين نانولوله‌ها و استفاده از آن‌ها براي تبديل پروپن به پروپان (يك تست محك براي كاتاليز) توانايي اين فيلترها را براي عمل به‌عنوان كاتاليست، بررسي كردند. آن‌ها متوجه شدند كه اين غشاء‌هاي فعال فعاليت كاتاليستي پايدار و عالي نشان مي‌دهند.
نتايج اين تحقيق در مجله ACS Nano منتشر شده است.
