Polacy odkryli tajemnicę katalizatorów

Neutralizacja zawartych w spalinach tlenków azotu, będących przyczyną powstawania kwaśnych deszczy oraz wpływających niekorzystnie na przygruntowe stężenie ozonu czy powstawanie smogu, ciągle jest palącym problemem inżynierów odpowiedzialnych za konstrukcję samochodowych katalizatorów.

Badania polskich naukowców, prof. dr hab. Zbigniewa Sojki oraz dra Piotra Pietrzyka, z Uniwersytetu Jagiellońskiego pozwoliły na odkrycie brakujących informacji dotyczących właściwości miejsc aktywnych katalizatorów zawierających atomy metali.

Systemy katalityczne stosowane w samochodach to najczęściej układy o charakterze selektywnej redukcji katalitycznej (SCR - ang. selective catalytic reduction), które redukują zawarte w spalinach tlenki azotu, tworząc parę wodną oraz azot cząsteczkowy. Tlenki azotu są dostarczane wraz z gazem transportującym do centrum aktywnych katalizatorów zawierających atomy metali. Tak funkcjonujący układ pozwala na katalityczne unieszkodliwienie tlenków azotu w temperaturze pokojowej.

Polscy naukowcy przeprowadzili analizy za pomocą spektrometru paramagnetycznego rezonansu elektronowego (EPR - ang. electron paramagnetic resonance), które umożliwiły zobrazowanie zmiany stanu utlenienia atomu metalu, jaka zachodziła w katalizatorze. Badacze odkryli, iż w trakcie reakcji katalitycznej, atom kobaltu tworzący centrum aktywne katalizatora zmienia swój stopień utlenienia z 2+ na 0.

Według polskich naukowców, to właśnie zmiana w stopniu utlenienia kobaltu tworzącego centrum aktywne katalizatora jest odpowiedzialna za nietypową efektywność katalityczną tego typu układów.

Dotychczasowe badania oparte na spektroskopii w podczerwieni nie pozwalały na takie wnioskowanie.

Dzięki badaniom odkrywającym nieznane dotąd właściwości materiałów wykazujących aktywność katalityczną, będzie można w przyszłości projektować jeszcze bardziej wydajne systemy oczyszczające spaliny z toksycznych związków chemicznych.