Hóa học lượng tử có thể giúp khử trùng nước an toàn hơn, không chứa clo

Các nhà nghiên cứu Mỹ từ Đại học Pittsburgh, Đại học Drexel và Phòng thí nghiệm Quốc gia Brookhaven đã sử dụng hóa học lượng tử để khám phá lý do tại sao các chất xúc tác dựa trên oxit thiếc dùng trong quá trình tạo ozone bị suy giảm dưới điều kiện điện phân điện áp cao. Nghiên cứu của họ đã xác định rằng các khiếm khuyết bề mặt vi mô trên các chất xúc tác này vừa thúc đẩy quá trình sản xuất ozone — một chất khử trùng mạnh mẽ, không chứa clo — đồng thời cũng gây ra ăn mòn làm giới hạn tuổi thọ của chất xúc tác. Mối quan hệ nghịch lý giữa hoạt tính và độ bền này giải thích tại sao các oxit thiếc pha tạp niken và antimon (NATO), trước đây được xem là hứa hẹn cho việc tạo ozone dựa trên điện phân, lại suy giảm quá nhanh để có thể sử dụng thực tế. Bằng cách kết hợp phân tích tính toán với xác nhận thực nghiệm, nhóm nghiên cứu đã xác định được sự đánh đổi giữa hoạt tính xúc tác và độ bền, cung cấp các nguyên tắc thiết kế then chốt để phát triển các hệ thống khử trùng nước không chứa clo có tuổi thọ lâu hơn. Các hệ thống này có thể tạo ozone theo yêu cầu trực tiếp trong nước, loại bỏ các nguy cơ và sản phẩm phụ gây ung thư liên quan đến việc vận chuyển, lưu trữ và sử dụng clo. Tiến bộ này có tiềm năng cải thiện an toàn và tính bền vững trong các bệnh viện, hệ thống xử lý nước đô thị và các cơ sở ở vùng xa. Các phát hiện này đã được...