Les chimistes russes de NUST MISIS ont développé un nouveau catalyseur hybride pour l'oxydation du monoxyde de carbone composé de nitrure de bore hexagonal et de nanoparticules d'argent. Ce matériau permet d'obtenir une conversion complète du monoxyde de carbone à seulement 194 degrés Celsius. Comme indiqué dans le Journal de Catalyse , cette température est loin des températures record du processus, mais à l'avenir, les chimistes peuvent réduire davantage la température de catalyse en augmentant la concentration d'argent dans le matériau hybride.

Le monoxyde de carbone (oxyde de carbone) est l'un des gaz les plus nocifs pour l'homme, mais le gaz est partout car il est libéré par les gaz d'échappement des moteurs de voiture. Convertisseurs catalytiques, qui oxydent le gaz en dioxyde d'azote non toxique par des réactions catalytiques, sont généralement utilisés pour éliminer les gaz d'échappement de monoxyde de carbone des voitures. Cependant, en raison de l'augmentation du rendement des moteurs modernes et d'une diminution de la température des gaz d'échappement, les catalyseurs ont considérablement perdu de leur efficacité et, par conséquent, la teneur en monoxyde de carbone y a augmenté.

Pour lutter contre cet effet, les chimistes recherchent activement de nouveaux types de catalyseurs pour l'oxydation du CO qui peuvent fonctionner à des températures relativement basses—environ 150-200 degrés Celsius. Des scientifiques américains ont récemment mis au point un catalyseur pour l'oxydation du monoxyde de carbone d'atomes de platine individuels répartis sur la surface de l'oxyde de cérium. Certains matériaux ont permis aux scientifiques d'oxyder le CO avec un taux de conversion inférieur à des températures inférieures à 100 degrés.

Un groupe de chimistes de Russie et d'Australie dirigé par le professeur Dmitri V. Golberg de NUST MISIS a découvert un nouveau catalyseur efficace qui peut être utilisé pour convertir le monoxyde de carbone. Les scientifiques avaient précédemment montré que les matériaux hybrides à base de nitrure de bore hexagonal et de nanoparticules d'argent sont prometteurs à cet effet. Matériaux similaires, où le nitrure de bore a servi de matrice de support pour les nanoparticules métalliques du catalyseur, ont également été proposés, y compris pour l'oxydation du monoxyde de carbone, mais on pensait auparavant que l'or et le platine étaient les meilleurs métaux pour conduire l'oxydation.

Il s'avère que les matériaux hybrides avec des nanoparticules d'argent moins chères sont également un catalyseur très efficace. Pour obtenir ces nanoparticules d'argent, les chercheurs ont utilisé la réaction de décomposition du nitrate d'argent sous l'effet de la lumière ultraviolette dans une solution de polyéthylène glycol. Cette approche permet aux scientifiques d'obtenir des particules d'argent monodispersées jusqu'à 10 nanomètres de taille, qui se déposent uniformément à la surface du nitrure de bore en couches et sur la matrice polymère du polyéthylène glycol.

Matériaux avec la concentration maximale de nanoparticules d'argent, qui s'élevait à environ 1,4 pour cent en poids, s'est avéré être le plus efficace. Un tel catalyseur hybride permet au monoxyde de carbone d'être oxydé en dioxyde de carbone à une température de seulement 194 degrés Celsius. Ce nombre est encore loin des valeurs record, mais selon les chercheurs, à l'avenir, la température de travail du catalyseur peut être encore réduite en augmentant la concentration de nanoparticules d'argent, et en particulier, en les transformant de la matrice polymère en nitrure de bore.

Cependant, les scientifiques constatent que les paramètres actuels du catalyseur ne permettent de les utiliser que pour nettoyer des choses comme des usines émettant des émissions nocives. À l'avenir, en réduisant la température de conversion du monoxyde de carbone, ces matériaux peuvent également être utilisés pour réduire le taux de monoxyde de carbone dans les émissions des véhicules.

Le développement de catalyseurs pour l'oxydation du monoxyde de carbone en dioxyde de carbone est pertinent pour la purification des émissions nocives ainsi que des catalyseurs pour d'autres réactions gazeuses, telles que celles permettant de gérer la décomposition du méthane ou de réduire le dioxyde de carbone en hydrocarbures. Les scientifiques du monde entier développent ces catalyseurs pour résoudre un certain nombre de problèmes technologiques et écologiques.