Des scientifiques du Nagoya Institute of Technology (NITech) au Japon ont développé une méthode durable pour neutraliser le monoxyde de carbone, le poison inodore produit par les voitures et les chaudières domestiques. Leurs résultats ont fait la couverture du numéro de septembre de la revue Nanomatériaux .

Traditionnellement, le monoxyde de carbone a besoin d'un métal noble, un ingrédient rare et coûteux, pour se transformer en dioxyde de carbone et se dissiper facilement dans l'atmosphère. Bien que le métal noble assure la stabilité structurelle à une variété de températures, c'est une ressource dont le coût est prohibitif et limité et les chercheurs ont été impatients de trouver une alternative.

Maintenant, une équipe dirigée par le Dr Teruaki Fuchigami du NITech a développé une nanoparticule en forme de framboise capable du même processus d'oxydation qui fait que le monoxyde de carbone gagne un atome d'oxygène supplémentaire et perd sa toxicité la plus puissante.

"Nous avons constaté que les particules en forme de framboise atteignent à la fois une stabilité structurelle élevée et une réactivité élevée, même dans une seule structure de surface à l'échelle nanométrique, " a déclaré le Dr Fuchigami, professeur adjoint au Département des sciences de la vie et de chimie appliquée du NITech et premier auteur de l'article.

La clé, selon le Dr Fuchigami, s'assure que les particules sont très complexes mais organisées. Un seul, une simple particule peut oxyder le monoxyde de carbone, mais il se joindra naturellement à d'autres particules simples. Ces particules simples se compactent et perdent leurs capacités d'oxydation, en particulier lorsque les températures augmentent dans un moteur ou une chaudière.

Les nanoparticules catalytiques avec une seule nano-échelle et des structures tridimensionnelles complexes (3-D) peuvent atteindre à la fois une stabilité structurelle élevée et une activité catalytique élevée, cependant, de telles nanoparticules sont difficiles à produire en utilisant des méthodes conventionnelles. Le Dr Fuchigami et son équipe ont travaillé pour contrôler non seulement la taille des particules, mais aussi comment ils se sont assemblés. Ils ont utilisé des nanoparticules d'oxyde de cobalt, une alternative aux métaux nobles qui peut bien s'oxyder mais finit par se serrer et devient inactive.

Les chercheurs ont appliqué des ions sulfate au processus de formation de la particule d'oxyde de cobalt. Les ions sulfates saisissent les particules, créer un pont chimiquement lié. Appelé un ligand, ce pont maintient les nanoparticules ensemble tout en inhibant la croissance de l'agglutination qui conduirait à une perte d'activité catalytique.

La particule résultante ressemblait à une framboise :de petites cellules liées ensemble en quelque chose de plus grand que la somme de ses parties.

"Le phénomène de réticulation de deux substances a été formulé dans le domaine de la recherche sur les charpentes métallo-organiques, mais, pour autant que l'on sache, c'est le premier rapport dans les nanoparticules d'oxyde. Les effets des ligands pontants sur la formation de nanoparticules d'oxyde, ce qui sera utile pour établir une théorie de synthèse pour les nanostructures 3-D complexes, " a déclaré le Dr Fuchigami à propos de la nanostructure en forme de framboise.

La nanostructure de surface unique des particules en forme de framboise est restée stable même sous le dur processus de réaction catalytique, l'amélioration de l'activité d'oxydation du CO à basse température.

Le Dr Fuchigami et son équipe continueront d'étudier les ligands pontants dans le but de contrôler précisément l'aspect conception des nanomatériaux, comme la taille et la morphologie.

Finalement, ils prévoient de découvrir la configuration la plus stable et la plus active pour la catalyse chimique et d'autres applications.