24.05.20 7:07 | Самарские химики разработали "вечные" материалы-поглотители канцерогенов |
Ученые Самарского политеха совместно с китайскими и итальянскими коллегами разработали три ранее неизвестных материала для улавливания из воздуха углекислого газа и вызывающих рак ароматических веществ. Поглотители CO2 используются в промышленности и играют большую роль в современной экологии. Созданный химиками материал показал рекордную сложность межмолекулярного плетения, а также высокий уровень гибкости и эффективности. Кроме того, поглотитель можно растворить и кристаллизировать заново бесконечное количество раз без потери эффективности. О своей работе ученые сообщили в журнале Journal of the American Chemical Society.
Поглотители (сорбенты) углекислого газа и летучих ароматических веществ применяются в различных сферах промышленности, начиная с пищевой и заканчивая нефтехимической: они помогают очищать воздух в помещениях от ядовитых (при высоких концентрациях) веществ и снижать количество углекислого газа в атмосфере, замедляя глобальное потепление. Современные материалы, используемые в очистителях, имеют особым образом сплетенные сетки водородных связей и поэтому способны самостоятельно увеличиваться в размерах, задействуя только собственные молекулы. Ранее другими исследователями было создано десять различных вариаций фильтров, но они могут быть более дорогими или недостаточно продуктивными для некоторых предприятий из-за слабых адсорбционных способностей в больших помещениях, а потому требуют доработки. Основная проблема, которую выделяют ученые, связана не с химией, а скорее с геометрией – молекулы-поглотители имеют неудобную неплоскую треугольную структуру, напоминающую деформированные шестиугольники. Она подходит для образования поры, но адсорбционные свойства материала недостаточно хороши.
В результате синтеза, проходившего в закрытом сосуде в течение 7 дней при температуре 60-90°C, исследователи получили три материала, состоящие из одного и того же строительного блока H3TATB и различающиеся по строению: PFC-11 и PFC-12 получены из этилового и изопропилового спиртов и имеют открытые поры разных размеров, а PFC-13 получен из смеси этилового спирта и воды и имеет только закрытые поры. Вещества с таким составом синтезировались и раньше, но авторы выяснили, что при нагревании материала можно получить новый, более устойчивый и эффективный фильтр.
Главным преимуществом разработки самарских ученых стала ее доступность и способность к абсолютной регенерации (возобновлению) этого материала: фильтр можно растворить и кристаллизировать заново бесконечное количество раз, обновляя работоспособность сорбента. В ходе анализа материала выяснилось, что по сложности плетения молекулярных "сеток" и адсорбционным параметрам изобретенные учеными поглотители являются лучшими в мире: несмотря на то, что фильтр оказался не самым емким из существующих, его высокая стабильность в воде и других растворителях, способность к поглощению большого количества паров бензола и регенерации – это отличные нововведения. В будущем исследование ученых поможет найти наиболее рациональный материал для очистки воздуха от углекислого газа и канцерогенных ароматических веществ.
Еще новости:
15.04.2024 Более 3 тысяч самарских семей направили материнский капитал на обучение детей в 2023 году
08.04.2024 Самарские ученые разработали и испытали эффективный топливозаправщик для спутников с ионными двигателями
04.04.2024 В Волжском районе в 2024 году продолжат ремонт значимых региональных трасс
01.04.2024 Чапаевский механический завод активно ведет набор сотрудников
28.03.2024 Новый резидент "Преображенки" построит машиностроительное производство
25.03.2024 Самарская область и VK будут развивать туризм с помощью ИИ