Dùng vàng để loại bỏ chất gây ung thư

TCE là một chất lỏng hữu cơ không màu, có mùi hơi giống clorofom. TCE thường được dùng như một chất tẩy dầu mỡ công nghiệp trong sản xuất các chi tiết bằng kim loại như các ống thép và đường ống. Theo Cục bảo vệ môi trường của Mỹ, TCE có thể làm hại gan và gây ung thư, nhưng trước khi các quy định về TCE có hiệu lực ở Mỹ vào năm 1989, thì ngành Công nghiệp đã thải hàng trăm nghìn tấn chất này vào đất hoặc các nguồn nước. Do TCE phân hủy chậm trong tự nhiên, nên hiện vẫn làm ô nhiễm nguồn nước ngầm. Ước tính, để làm sạch các nguồn nước ngầm bị ô nhiễm thì phải mất tới hàng tỷ đôla.

Một giải pháp có nhiều triển vọng là bơm nước ngầm bị nhiễm bẩn khỏi các tầng ngậm nước, sau đó trộn lẫn nó với khí hyđro và đưa qua bộ lọc có chứa chất xúc tác palađi kim loại. Quá trình này biến đổi phân tử TCE thành etan và các ion clorua không nguy hại, sau đó đưa nước trở lại tầng ngậm nước.

Hiện nay, các nhà nghiên cứu đã tìm ra một phương pháp liên kết các nguyên tử palađi với các hạt vàng để tạo ra một chất xúc tác mới, chất xúc tác này có hiệu quả gấp 100 lần so với xúc tác palađi. Theo Michael Wong và các cộng sự tại Đại học Rice, bangTexasvà Viện Công nghệGeorgiaởAtlanta, sử dụng vật liệu này thì chi phí làm sạch TCE sẽ thấp hơn.

Để làm tăng hiệu quả của chất xúc tác, lúc đầu các cộng sự của Wong đã nghiên cứu làm cho các hạt nhỏ đến mức tối thiểu để tăng diện tích bề mặt xúc tác. Nhưng thậm chí ngay cả khi các hạt palađi có kích thước 6 nanômét (hoặc 15 nguyên tử hyđro), cũng chỉ có 1/4 số nguyên tử lộ ra trên bề mặt. Vì vậy, họ đã cố gắng tìm một phương pháp khác.

Họ tạo ra các hạt vàng với đường kính 5 nanômét và phủ lên chúng một lớp nguyên tử palađi. Việc này có nghĩa là mọi nguyên tử palađi đều có thể giúp ích cho phản ứng xúc tác.

Các hạt với lõi vàng đã được chứng tỏ là rất thành công, nhưng các nhà nghiên cứu đã phát hiện một điều thú vị là: các hạt vàng được phủ một phần lại có hiệu quả hơn các hạt được phủ hoàn toàn, dù số nguyên tử palađi có thể tham gia xúc tác sẽ ít hơn. Chất xúc tác hiệu quả nhất là hạt vàng với khoảng 1/3 bề mặt được phủ palađi, nó có hiệu quả gấp một trăm lần so với palađi nguyên chất.

Wong cho biết, vàng không phải là một chất xúc tác nhưng vì một lí do nào đó vàng làm cho phản ứng có hiệu quả hơn. Wong đánh giá chất xúc tác mới này sẽ rẻ hơn chất xúc tác palađi thương mại hiện nay.