降解亚硝酸盐示意图
莱斯大学科学家发现一种新型的催化剂,能迅速有效的分解亚硝酸盐,有可能解决因农业化肥的过度使用造成的饮用水无机物污染。
亚硝酸盐及硝酸盐是常存在于地下水和地表水电镀无机化合物。此类化合物有害人体健康,环保部门制定了严格的标准,限制饮用水中的亚硝酸盐及硝酸盐含量。现在人们虽然可以采用过滤器或树脂等手段去除这些无机物,但成本非常高。
“这是一个很大的问题,特别对于农业国家,他们没有什么特别的好办法处理”,莱斯大学化学与生物分子工程教授Michael Wong说:“我们小组研究了很多年金钯纳米催化剂。先前主要测试它们在氯化物溶剂中的反应,后来无意中做了些催化处理亚硝酸盐的研究,发现效果不错,就集中精力做了系列探索。”
催化剂是分子世界的媒介,它们通常促使反应物有效碰撞,从而促发反应,但反应过程中它们本身并不被消耗。
在最新发表的研究论文中,Michael Wong的研究小组发现,对于降解亚硝酸盐的反应,金钯纳米催化剂的效果优于现有的催化剂好几倍。这种纳米粒子由固体金核,外面部分覆盖钯组成。在过去十年,Michael Wong小组已经发现金钯组成的纳米结构催化剂对于处理降解含氯污染物非常有效,将其扩展到亚硝酸盐处理仍然有效,但具体的反应机理还未知。
“这些化合物中不含氯,所以反应机理完全不同”,Wong说,“目前我们还不清楚金钯是如何产生协同效应的,为什么两者共同作用能极大的缩短处理亚硝酸盐的时间,为什么钯纳米粒子覆盖面积在80%左右时催化效率急剧提高,我们现在提出了几种可能的机理解释,正在做验证。”他说,对于亚硝酸盐的降解反应,具有最佳配比的金钯纳米催化剂催化效果是纯钯纳米催化剂的15倍,钯/氧化铝催化剂的7.5倍。他们小组设想,可以将金钯催化剂制成一个个小的过滤单元,然后连接到水龙头上,从而极大的降低净化水的成本。目前他们正积极的做一些测试,将此催化剂的应用范围扩展到降解处理硝酸盐污染物,已取得一定进展。