청정 식수를 제공하기 위해 사용되는 인듐 나노 기술
저는 약간 편견이 있어요, 허지만, 저는 인듐에는 흥미로운 많은 용도가 있다고 말하는 것이 공평하고, 그 용도 중 많은 경우가 우리들의 삶을 현저히 더 풍요롭게 만든다고 아직도 생각하고 있어요. 터치 스크린 디스플레이에서 컴퓨터 프로세서 냉각까지, 인듐은 일반인들이 알지 못하는 방식으로 매일 사용되고 있어요. 인듐의 신규 용도는 (Rice 대학교에서 개발 중) 지하수 오염 물질을 제거함으로써 전세계 사람들의 복지를 개선할 수 있지요.
“인듐 도포 팔라듐 나노 입자 촉매제 상의 질산염 환원에 대한 통찰” 기사에서, Rice 대학교와 휴스턴 대학교의 연구원들은 촉매 작용으로 유해 질산염을 환원하고자 인듐으로 코팅된 팔라듐 나노 입자를 사용한다고 설명했죠. 우리는 지하수 질산염 문제와 이 새 공정에서의 인듐의 역할을 더 알아보고자 Michael Wong 교수 및 Kimberly Heck 박사와 협력했습니다.
Wong 교수에 따르면 비료의 질산염은 특히 농경지에서 고농도로 지하수에 유입된다고 합니다. 현재의 이온 교환 여과 시스템은 대부분의 질산염을 걸러낼 수 있지만 변환시키지는 않습니다. 이들 필터가 역 세척 될 때, 걸러진 질산염은 환경으로 다시 방출됩니다. 여과된 이 질산염은 제안한 용수처리 방법으로 비 독성 N2로 분해됩니다. 미래의 In-Pd 여과 장치는 이온 교환 장치 대신 또는 이들과 함께 질산염으로 채워진 염수를 전환하는 데 사용될 수 있습니다.
따라서, 여기에 이 기술이 일반적으로 어떻게 작동하는지 알려드립니다. 팔라듐 나노 입자가 형성되고 인듐의 몇 개 원자 두께 층으로 코팅됩니다. 기사에 요약한 것처럼, 이 인듐 층은 팔라듐 나노 입자 표면의 40%만 코팅할 때 가장 좋습니다 (팔라듐 표면은 여전히 아질산염 전환에 중요합니다). 오염된 물이 In-Pd 표면을 통과함에 따라 질산염 분자는 산소 원자를 잃고 아질산염으로 환원됩니다. 아질산염이 계속 증가함에 따라 아질산염은 노출된 팔라듐 표면과 반응하고 (물 속에 있는 H2와 함께) N2와 NH4+로 분해됩니다.
Heck 박사는 이러한 나노 입자 촉매에 대한 실험을 이끌면서 다양한 재료 세트와 효율적인 증착 윈도우의 효과를 연구했습니다. 그녀는 말했습니다: “이 기술의 다음 큰 과제는 기존의 처리 기술에 대한 스케일 업과 통합입니다."
전 세계 사람들이 청정 식수를 얻도록 돕고자 저는 이 프로그램의 성공과 기술 구현을 기대하고 있습니다. 이것은 제가 가까운 장래에 예상하는 가장 흥미로운 인듐 용도 중 하나입니다.
~ 짐
Kimberly Heck 박사(의례적으로 Jeff Fitlow/Rice 대학교)
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