Оксиды азота, неизбежно появляющиеся при любом процессе горения, представляют серьезную угрозу для здоровья. Их концентрация в воздухе мегаполисов превышает безопасные нормы в 2-5 раз, провоцируя развитие астмы, сердечно-сосудистых патологий и онкологических заболеваний.
Ученые из МФТИ, МГУ, СПбГУ и их мексиканские партнеры предложили решение этой проблемы. В основе их разработки — новые катализаторы на основе природного минерала цеолита (морденита). Традиционные методы синтеза этих фильтрующих материалов требовали несколько дней и страдали от недолговечности: активное железо разрушало структуру цеолита, как термиты разрушают деревянный дом. Катализаторы на одной меди были менее эффективны.
В итоге вместо долгого ионного обмена ученые применили одностадийный синтез в микроволновой печи под давлением, который занимает всего два часа. Но главная инновация — в составе. Добавление солей меди позволило значительно снизить разрушительное воздействие железа — примерно на 20-30%. Ионы меди поляризуют воду в порах и запускают химические реакции, которые мгновенно «залечивают» поврежденные связи в кристаллической решетке, продлевая жизнь катализатору.
Кроме того, новый подход дает возможность настраивать свойства материала под конкретную задачу. Изменяя валентность железа в исходном растворе, ученые получают катализаторы, способные нейтрализовать не только оксиды азота, но также угарный газ и углеводороды. А попутно образующиеся минералы, например, натроярозит, могут использоваться для очистки воды под действием солнечного света.
Сейчас команда готовится к испытаниям материала в условиях, максимально приближенных к работе автомобильных нейтрализаторов. Если эксперименты подтвердят эффективность, у городов появится реальный шанс значительно снизить экологический след от транспорта и производств, сделав воздух чище. Результаты работы опубликованы в журнале Microporous and Mesoporous Materials.
Ранее Наука Mail рассказывала, что Россия вошла в топ-10 смертей от выхлопов автомобилей.