“Kerusakan yang bisa ditimbulkan oleh satu molekul N2O 300 kali lebih tinggi daripada CO2,” kata Yi Liu, kandidat PhD WSU Voiland.
N2O merupakan bagian dari kelas senyawa yang disebut sebagai “NOx” (s). Senyawa-senyawa ini hanya mengandung N dan O. Mereka sangat berbahaya bagi lingkungan.
N2O sendiri merupakan gas rumah kaca terbesar ketiga, dan menjadi penyumbang utama perubahan iklim.
Salah satu sumber emisi N2O yang penting berasal dari mobil.
“Semua mobil memiliki konverter katalitik dan yang tidak mereka sadari saat menerapkan konverter ke mobil adalah akan meningkatkan emisi N2O,” kata Liu.
Konverter katalitik adalah yang mengubah polutan menjadi gas yang kurang berbahaya di mobil.
“Itulah mengapa kami ingin menambahkan beberapa katalis untuk menghilangkan pembentukan N2O selama proses,” kata Liu.
Katalis akan mengurai N2O menjadi Nitrogen dan oksigen. Ini menjadi fokus penelitian Liu.
Hal ini kemungkinan besar akan ditempatkan setelah konverter katalitik.
Tentang struktur katalis, “Saya menggunakan atom tunggal,” kata Liu.
Katalis atom tunggal (SACs) melibatkan atom logam terisolasi pada suatu penyangga. Sebuah penyangga adalah zat padat yang menahan logam di tempat. Dalam kasus ini, atom logam yang diisolasi adalah rodiem dan penyangganya adalah Cerium Oksida (Ceria).
Keuntungan utama dari ini adalah penggunaan rodiem yang lebih efisien,” kata Liu.
“Rodiem merupakan logam golongan platinum, sangat mahal, dan kami tidak ingin membuang banyak uang,” kata Liu.
Penggunaan logam yang lebih efisien menjadi fokus utama penelitian dalam bidang katalisis.
Permasalahan utama dengan SACs adalah stabilitas. Atom logam akan bergerak selama reaksi dan menggumpal menjadi gugus. Ini tidak ditemukan menjadi masalah pada katalis ini.
Membahas lebih dalam struktur katalis, “Baru-baru ini salah satu pekerjaan saya adalah menggunakan sedikit ruthenium untuk memodifikasi permukaan dan kemudian akan mengaktifkan spesies oksigen,” kata Liu.
Aktivasi adalah membuat sesuatu mampu bereaksi. Dalam hal ini, itu memungkinkan oksigen dari penyangga untuk berpartisipasi dalam reaksi.
Reaksi mengikuti serangkaian langkah tertentu, sering disebut sebagai mekanisme oleh ahli kimia.
“Pertama N2O akan diserap oleh katalis,” kata Liu. Hal ini terjadi pada atom rodiem yang terisolasi.
Pada langkah berikutnya, ikatan Nitrogen oksigen terputus, dan gas nitrogen dilepaskan. Oksigen masih terikat pada rodiem.
Oksigen aktif yang dibentuk oleh ruthenium kemudian akan bereaksi dengan oksigen dari N2O untuk membentuk gas O2.
Oksigen aktif ini berasal dari Cerium Oksida, sehingga ada satu oksigen yang hilang di penyangga cerium oksida.
Oksigen yang hilang akan digantikan oleh oksigen dari molekul N2O baru. Molekul N2O baru akan melekat pada rodiem, melepaskan gas nitrogen, dan kemudian oksigen yang tersisa akan mengisi oksigen yang hilang.
Katalis sekarang siap untuk mengulangi langkah pertama reaksi.
Menggunakan katalis ini di bawah tekanan normal, “Reaksi mencapai konversi seratus persen pada suhu di bawah 300, (derajat Celsius),” kata Liu.
Konversi seratus persen berarti tidak ada molekul N2O yang tersisa.
