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净化汽车尾气,只需氧原子越个狱,就这么简单?!

2018年04月20日 来源:环保科普365

众所周知,机动车、工业、燃煤、扬尘是我国空气污染的四大“国蛀”机动车污染在多个城市已经稳坐第一把交椅,排放的污染物中危害最严重的当属一氧化氮(NO)和一氧化碳(CO)。NO在常温下无色无臭并对人有致癌作用,并且很容易被氧化成 NO2。NO2 对呼吸系统有强烈的刺激作用,而 CO 被吸入人体后非常容易和血红蛋白结合,致使人体缺氧,引起头晕、呕吐等中毒症状。

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说的容易做起来难啊,只能在净化尾气上下功夫,为此,科研人员也是绞尽了脑汁。嘿,还真想到一个方法,不让产生NO和CO有难度,那就在产生之后,排出来之前给他变没了,不就OK了?

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也不是彻底消失了,而是变成其他非污染物借CO一个氧,变成CO2。NO呢,也给一个成NO2更不好了,干脆拿走它的氧,变成N2。这个氧哪儿来的呢?拿走的氧存哪儿呢,总不能留着空当“空漂”吧?再说,

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不同意就借助外力强取豪夺啊,有种物质叫金属氧化物催化剂。这种催化剂老厉害了,能为CO提供活泼氧,还能提供氧空位,NO可以把它的氧存在这里,自己就被还原成N2了。这样形成氧化还原循环同时去除CO和NO两种有害物质,使汽车尾气得以净化。

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没那么完美。如果在这个催化过程中没有足够的活泼氧或没有更多的氧空位,都将限制氧化还原的循环,降低污染物的去除效果。因此问题的关键是,氧原子能否逃离金属的束缚。正常情况下,金属氧化物中,金属原子与氧原子之间关系很稳定,难解难分,氧原子被套的牢牢的。想让他们主动闹掰分手,谈何容易?

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呃~可能他们没有朋友圈吧。不过中国科学院大连化学物理研究所的孙剑、俞佳枫研究团队已经为氧原子制定了“逃跑计划”。这个计划的核心问题就是“抢时间”,逃跑当然就是抢时间了,跑得慢就只能被逮回去了。采用高温淬火的方法不断地拱火拱火,温度飙到2000℃的时候氧化物晶体的结构大致形成。但此时金属和氧之间还不是很熟,不好意思太过于亲密,关系处于亚稳定状态。金属原子对对方的束缚力较弱,然后急速地降温,给他们泼冷水,他们自然就短暂分开了。但是这个过程非常非常的短,想要把氧原子“追”到手,必须控制在秒级以内完成,所以下手一定要快。如果是位快手,那么就能成功地帮助氧原子逃离束缚,参与到氧化还原循环中,然后就可以不断循环循环循环循环。

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对,要的就是这个效果。

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