Filter Logam Berat Terbuat dari Udara


. "Kami memiliki bahan yang menyajikan area permukaan yang sangat tinggi dan permukaan itu sendiri terbuat dari sesuatu dengan reaktivitas yang berbeda dari oksida, " kata ahli kimia Mercouri Kanatzidis dari Northwestern University dan Argonne National Laboratory, yang timnya menemukan gel

.

"Kami memiliki bahan yang menyajikan area permukaan yang sangat tinggi dan permukaan itu sendiri terbuat dari sesuatu dengan reaktivitas yang berbeda dari oksida, " kata ahli kimia Mercouri Kanatzidis dari Northwestern University dan Argonne National Laboratory, yang timnya menemukan gel. "Itu menimbulkan sifat yang tidak dimiliki oksida."

Para peneliti menemukan tujuh gel secara keseluruhan — dibuat dalam larutan dari chalcogens (kolom elemen pada tabel periodik yang dimulai dengan oksigen) dan platinum. Aerogel yang lebih umum dibuat dari oksida, seperti silikon dioksida (atau pasir). Senyawa kimia yang terakhir, selain berada di mana-mana di kerak bumi, digunakan untuk berbagai keperluan, dari tabir surya hingga pelapis antirust. Tetapi apa yang disebut chalcogels — terbuat dari sulfur atau selenium — menawarkan sejumlah fitur baru.

Sebagai contoh, para peneliti menemukan bahwa ketika air yang terkontaminasi merkuri logam berat (yang dapat menyebabkan kerusakan saraf dan otak pada janin dan anak-anak) dijalankan melalui belerang-germanium chalcogel, jumlah merkuri turun dari 645 bagian per juta menjadi hanya 0, 04 ppm. "Unsur-unsur berat ini suka mengikat pada atom belerang, " kata Kanatzidis. Air yang mengandung logam melewati "jaringan berpori yang menyiksa" dari chalcogel dan "cepat atau lambat, elemen-elemen berat ini akan menemui belerang. Ini lengket bagi mereka."

Mekanisme untuk kekakuan itu "tidak diketahui, " kata ahli kimia Stephanie Brock dari Wayne State University di Detroit, yang telah menciptakan gel serupa dengan struktur internal yang lebih kaku. "Ini bisa menjadi fenomena penyerapan (di mana ion [positif] menempel pada situs kosong di chalcogenide [ion negatif]) atau fenomena pertukaran ion (di mana platinum dilepaskan dan merkuri diambil)."

Kuncinya adalah area permukaan chalcogel yang diperluas, padatan dengan kerapatan sangat rendah yang terutama terdiri dari udara. "Satu sentimeter kubik dari benda ini bisa memiliki 1.500 meter persegi - hampir sebuah lapangan sepakbola - di dalamnya, " kata Kanatzidis. Permukaan yang diperluas itu adalah versi luas dari struktur amorf yang membentuk gel awal, tetapi itu adalah misteri mengapa gel terbentuk di tempat pertama alih-alih menjadi endapan padat yang keluar dari larutan. "Untuk membuat gel, Anda harus memiliki pertumbuhan kerangka yang tiga dimensi sehingga memanjang di ruang, seperti pohon, hanya jauh lebih cepat, " kata Kanatzidis. "Kenapa itu terjadi seperti ini dengan platinum tidak jelas bagiku."

Apapun, komponen unsur yang berbeda menawarkan sifat bagus lainnya yang kemudian dapat dikalikan atas luas permukaan internal yang luar biasa. "Absorbansi optik dari aerogel chalcogenide ini sesuai dengan spektrum matahari, sehingga ini bisa menjadi platform yang menjanjikan untuk sel surya fotovoltaik dan fotokatalis, " kata Brock. Dengan kata lain, chalcogel semacam itu dapat menjadi dasar untuk konversi yang lebih efisien dan lebih cepat dari cahaya yang masuk menjadi listrik atau untuk memecah air menjadi hidrogen.

Membran yang dibuat dari chalcogel ini juga berpotensi membantu memurnikan hidrogen yang dicampur dengan elemen lain. "Jika orang tertarik menggunakan hidrogen sebagai bahan bakar, itu harus dimurnikan dengan langkah cepat, " kata Kanatzidis, proses lain yang dibantu oleh sejumlah besar ruang dalam. Gel juga dapat berguna dalam memproses lebih banyak bahan bakar biasa, seperti menghilangkan kontaminasi belerang dari bahan bakar fosil.

Namun, untuk melakukan itu, chalcogel harus tahan terhadap suhu yang lebih tinggi; mereka mulai runtuh pada suhu mulai dari 150 derajat Celcius (302 derajat Fahrenheit) hingga 300 derajat C (572 derajat F). Mereka juga harus menjadi kurang rapuh, mungkin dengan bersandar pada substrat yang lebih kuat. Selain itu, mereka harus lebih murah: membutuhkan platinum logam mulia akan membuatnya mahal. Tetapi "penggantian platinum" dalam pembuatan chalcogel semacam itu "telah berhasil, " kata Kanatzidis. "Aerogel ini tidak akan terbatas pada platinum."

Gletser Greenland Yang Stabil Sekali Wajah Meleleh dengan CepatBisakah Microgrid Melindungi Pasukan AS di Afghanistan?Berita dari Down UnderPakta Perdagangan Pasifik Akan Berarti Harga Obat Tinggi, Laporan BerkataCicadas yang berkeliaran di Pantai Timur AS adalah Veteran Perubahan IklimBiner Lubang Hitam Raksasa Terlihat di Galaxy's CoreBanyaknya Planet: Pencarian Galactic Menemukan Planet Terbuka Lebih Biasa Daripada BintangObrolan langsung pada jam 1 siang EDT tentang Reformasi Perawatan Kesehatan dan Keputusan Mahkamah Agung