الوقود النظيف بفضل الجسيمات النانوية؟

يحدد شكل وحجم الجزيئات ملاءمتها لإزالة الكبريت

MoS2 النانومترية متعددة الجدران © Forschungszentrum Dresden-Rossendorf
قراءة بصوت عال

يمكن أن تضمن الجسيمات النانوية من ثاني كبريتيد الموليبدينوم (MoS2) في المستقبل إمكانية إزالة الكبريت من الوقود بطريقة أكثر فعالية. اكتشف الباحثون الآن أنه بالإضافة إلى الحجم ، فإن شكل الجزيئات مهم للاستخدام في إزالة الكبريت من الوقود. نوقشت هذه النتائج في مجلات Angewandte Chemie و Nature Nanotechnology.

لقد كان معروفًا منذ فترة طويلة أن الصفائح الدموية MoS2 الصغيرة جدًا الغنية بالكبريت يمكنها إزالة الكبريت من الوقود وأن هذه القدرة تزيد بسرعة كبيرة مع انخفاض حجم الجسيمات. ويعزى هذا التأثير إلى الهيكل الخاص على طول حواف هذه الجسيمات النانوية الثلاثية المنتظمة. على النقيض من أشباه الموصلات الصلبة MoS2 ، فإن هذه الحواف موصلة إلكترونيًا مثل المعدن.

"نانو حلويات" على الذهب

نظرًا لأن ربط الشوائب الكبريتية للوقود يتم فقط عند أطراف الألواح الثلاثية ، فإن فريقًا دوليًا من العلماء من الجامعة التقنية في درسدن ومعهد فورشونغسزينتروم درسدن روسندورف ومعهد وايزمان في ريهوفوت بإسرائيل مهتمون بخصائص الربط الخاصة بجزيئات MoS2 الأكبر. الجسيمات النانوية ذات حواف طويلة وطويلة ويمكن الوصول إليها بسهولة.

قبل كل شيء ، وجد الباحثون أن الجسيمات ثلاثية الأبعاد تعد بإمكانية كبيرة لإزالة الكبريت وإزالة السموم من غازات عوادم السيارات. إن إنتاج جسيمات ثماني السطوح على شكل هرم مزدوج أقل تكلفة من إنتاج الصفائح الدموية الصغيرة جدًا المستخدمة ، والتي يجب إنتاجها على طبقة ذهبية ، مثل النانويات النانوية.

حجم وهيكل اتخاذ قرار بشأن الخصائص

لأول مرة ، تمكن الباحثون من إثبات أن القدرة على إزالة الكبريت من الوقود لا يجب أن تقتصر على أصغر جزيئات MoS2 ، ولكن تحدث تأثيرات مماثلة أيضًا مع الجسيمات النانوية الأكبر حجمًا. بالإضافة إلى حجم الجسيمات ، وبالتالي فإن البنية ثلاثية الأبعاد للجسيمات النانوية MoS2 تحدد الخصائص الكيميائية والفيزيائية بطريقة حاسمة. عرض

كنتيجة مهمة للدراسات المشتركة ، تم تسجيل العلاقة بين حجم الجسيم وشكله من ناحية والخصائص الإلكترونية من ناحية أخرى على عدة أوامر من حيث الحجم.الجسيمات النانوية MoS2 مثل الصفائح الدموية ، الفوليرين وحتى الأنابيب النانوية بأبعاد أكثر من عشرة نانومتر هي أشباه الموصلات تمديد MoS2 الكريستال. في المقابل ، في نطاق القطر من ثلاثة إلى سبعة نانومترات ، هناك هياكل ثلاثية الأبعاد منتظمة تتكون من ثمانية مثلثات متساوية الأضلاع. بالنسبة لحواف وزوايا هذه الأوكتهدرا النانوية ، تتنبأ حسابات علماء دريسدن بخصائص معدنية مماثلة كما تم العثور عليها على الألواح النانوية الأصغر حجماً والنشطة حفزياً.

وفقًا للحساب ، فإن أوكتاهيدرا أحادية الجدران ذات بضع مئات من الذرات ، وفقًا للحساب ، غير مستقرة ولم تتم ملاحظتها حتى الآن. يمكن إنتاج الأوكتيدرا متعددة الجدران ، المتداخلة في بعضها البعض مثل دمية ماتريوشكا ، بثبات ووعد بقدرات مماثلة مثل الألواح النانوية الأصغر حجمًا النشطة. تم فحص هذه المواد باستخدام مختلف التقنيات التجريبية والنظرية (المجهر الإلكتروني للإرسال ، والمحاكاة الميكانيكية الكمومية).

(الجامعة التقنية درسدن ، 07.02.2007 - NPO)