Một chất xúc tác giúp tăng cường đáng kể quá trình chuyển đổi amoniac có thể cải thiện quá trình xử lý nước thải, sản xuất hóa chất xanh và hydro.
Ảnh chụp bằng kính hiển vi điện tử quét của chất xúc tác NiOOH-Ni, được phát triển trong nghiên cứu này. Tín dụng: Advanced Energy Materials (2024). DOI: 10.1002/aenm.202401675
Một nhóm các nhà khoa học đã phát triển một chất xúc tác hiệu quả có khả năng đáng chú ý trong việc tăng hiệu quả chuyển đổi amoniac. Được công bố trên tạp chí Advanced Energy Materials , nghiên cứu cho thấy tiềm năng của chất xúc tác này trong việc thúc đẩy đáng kể quá trình xử lý nước thải, nitrit và nitrat xanh, cũng như sản xuất hydro.
Chất xúc tác là chất làm tăng tốc phản ứng hóa học bằng cách cung cấp một lộ trình hiệu quả hơn để phản ứng xảy ra và giúp bắt đầu và kết thúc dễ dàng hơn. Vì chất xúc tác không bị tiêu thụ hoặc thay đổi trong phản ứng nên chúng có thể được sử dụng nhiều lần và chúng rất cần thiết trong nhiều quy trình công nghiệp, môi trường và sinh hóa.
Nhóm nghiên cứu, bao gồm các nhà nghiên cứu từ Đại học Hokkaido của Nhật Bản, Đại học Công nghệ Sydney của Úc và nhiều nơi khác, đã phát triển chất xúc tác có tên là NiOOH-Ni, bằng cách kết hợp niken (Ni) với niken oxyhydroxide.
Amoniac có thể gây ra các vấn đề nghiêm trọng về môi trường, chẳng hạn như sự phát triển quá mức của tảo trong các vùng nước, làm cạn kiệt oxy và gây hại cho sinh vật thủy sinh. Ở nồng độ cao, amoniac có thể gây hại cho con người và động vật hoang dã. Do đó, việc quản lý và chuyển đổi amoniac hiệu quả là rất quan trọng, nhưng bản chất ăn mòn của nó khiến việc xử lý trở nên khó khăn.
Các nhà nghiên cứu đã phát triển NiOOH-Ni bằng quy trình điện hóa. Bọt niken, một vật liệu xốp, được xử lý bằng dòng điện trong khi ngâm trong dung dịch hóa chất.
Quá trình xử lý này dẫn đến sự hình thành các hạt niken oxyhydroxide trên bề mặt bọt. Mặc dù có cấu trúc không đều và không kết tinh, các hạt niken-oxy này làm tăng đáng kể hiệu quả chuyển đổi amoniac.
Thiết kế của chất xúc tác cho phép nó hoạt động hiệu quả ở điện áp thấp hơn và dòng điện cao hơn so với chất xúc tác truyền thống.
"NiOOH-Ni hoạt động tốt hơn bọt Ni và con đường phản ứng phụ thuộc vào lượng điện (điện áp) được sử dụng", Giáo sư Zhenguo Huang từ Đại học Công nghệ Sydney, người đứng đầu nghiên cứu, giải thích. "Ở điện áp thấp hơn, NiOOH-Ni tạo ra nitrit, trong khi ở điện áp cao hơn, nó tạo ra nitrat".
Điều này có nghĩa là chất xúc tác có thể được sử dụng theo nhiều cách khác nhau tùy thuộc vào nhu cầu. Ví dụ, nó có thể được sử dụng để làm sạch nước thải bằng cách chuyển đổi amoniac thành các chất ít gây hại hơn. Nhưng trong một quy trình khác, nó cũng có thể được sử dụng để sản xuất khí hydro, một loại nhiên liệu sạch. Tính linh hoạt này làm cho NiOOH-Ni có giá trị cho nhiều ứng dụng khác nhau.
"NiOOH-Ni có độ bền và ổn định đáng kinh ngạc, và nó hoạt động tốt ngay cả sau khi được sử dụng nhiều lần", Phó Giáo sư Andrey Lyalin từ Đại học Hokkaido, người tham gia vào nghiên cứu, cho biết. "Điều này làm cho nó trở thành một sự thay thế tuyệt vời cho các chất xúc tác truyền thống, đắt tiền hơn như bạch kim, không hiệu quả trong việc chuyển đổi amoniac".
Độ tin cậy lâu dài của chất xúc tác này khiến nó phù hợp để sử dụng trong công nghiệp quy mô lớn, có khả năng chuyển đổi cách các ngành công nghiệp xử lý nước thải và sản xuất năng lượng sạch.
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
