Дружественный способ борьбы с загрязнением нитратами

Учась у природы, ученые из Центра по устойчивой ресурсной науки в Японии и на Корейском фундаментальной науки Института (монтажа kbsti) нашли катализатор, который эффективно превращает нитраты в нитриты — экологически важной реакции, не требующих высокой температуры или кислотности, и теперь определили механизм, который делает эту эффективность можно. Азот является важным элементом для различных биологических процессов, но часто необходимо конвертировать его в той или иной форме, в системе, известной как цикл азота. В природе это, как правило, осуществляется за счет бактерий и других микроорганизмов, которые могут совершить подвиг при комнатной температуре и мягкий pH условия. В последнее время, чрезмерное использование азотных удобрений в связи с ростом численности населения привело к серьезному загрязнению воды из-за присутствия нитратов (No3-) ионов в удобрениях. Стоков в сельском хозяйстве может привести к загрязнение нитратами питьевой воды и евтрофирование озер и болот, что приводит к росту водорослей. Как следствие, возникла необходимость сокращения выбросов нитрат-ионов в окружающую среду.

Очистка сточных вод с помощью микроорганизмов осуществляются, но это не всегда возможно сделать это, так как концентрация нитратов может сделать невозможным для микроорганизмов, чтобы выжить. Были попытки создать катализаторы, которые могут выполнять те же задачи бактериями. К сожалению, из-за высокой стабильности нитрата, эти дорогие редкие металлических катализаторов требуют высокой температуры, ультрафиолетового фотолиза, или сильно кислых средах. Таким образом, разработка катализаторов, которые могут недорого выполнить преобразование при температуре окружающей среды стало основной целью исследования.

Недавно международная команда во главе с Рюхэй Накамура из Центра РИКЕН для устойчивой ресурсной науки (ЦИСН), решил попробовать использовать тот же метод, что нитрат-редуктазы, фермента, используемого микроорганизмами, и им удалось химически синтезировать оксо-содержащих сульфид молибдена, который был способен катализировать нитрата до нитрита в водном электролите при нейтральном рН.

Теперь, в исследовании, опубликованном в журнале Angewandte Chemie в международное издание, они использовали различные методы, чтобы определить, что их катализатор содержит активный центр реакции, подобные той, что содержится в природных нитратредуктазы. Они выявили оксо-содержащих сульфид молибдена в качестве перспективного кандидата, и знал, что он работал лучше, чем другие катализаторы, но они не знали почему. Они пошли дальше изучать, наблюдая химических веществ на своей поверхности в присутствии восстановителя, в данном случае дитиониты ионы — с помощью молекулярной спектроскопии (спектроскопии электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) и спектроскопии комбинационного рассеяния. «Мы предположили», — говорит первый автор Ямэй ли, кто сделал работу на РИКЕН csrs и в настоящее время в Токийском технологическом институте, «что оксо-молибденовых сульфидных катализаторов может иметь активные сайты, подобные ферменты. Чтобы проверить эту гипотезу, мы попытались проследить, как химических соединений на катализаторе изменение поверхности с помощью молекулярной спектроскопии».

Их основной вывод был, что пятивалентного молибдена с кислородом лиганды — один из промежуточных продуктов-функционирует как активный вид, который ускорил реакции и показал, что этот активный вид имеет структуру, аналогичную активной зоны природных нитрат-редуктазы. Их исследования с помощью ЭПР-спектроскопии подтвердил это, обнаружив, что кислорода и серы, соединений молибдена также играют важную роль в эффективном производстве пятивалентной оксо-вид молибдена на поверхности катализатора.

Согласно Накамуре, «этот результат показывает, что нитрат-ионов может быть детоксифицирована в мягкой среде не зависит от редких металлов в качестве катализаторов. Мы надеемся, что это сделает возможным разработку новых технологий для синтеза аммиака из жидких отходов».

сделать разницу: спонсорские возможности