Kowalencyjny szkielet organiczny wychwytywał dwutlenek węgla z powietrza

Chemicy z USA zsyntetyzowali kowalencyjny szkielet organiczny zdolny do selektywnego pochłaniania dwutlenku węgla z powietrza. Kiedy substancja ta jest podgrzewana, dwutlenek węgla ulega desorpcji. Jak piszą autorzy badania w czasopiśmie Nature, uzyskany materiał był w stanie wytrzymać ponad 100 cykli adsorpcji-desorpcji dwutlenku węgla z powietrza ulicznego.

Kowalencyjne struktury organiczne (COF) to krystaliczne i porowate struktury zbudowane z cząsteczek organicznych. Są one często używane do selektywnej absorpcji gazów, w tym dwutlenku węgla CO2. Jednak chemicy nie wynaleźli jeszcze struktur zdolnych do selektywnego i wybiórczego pochłaniania CO2 z powietrza, ponieważ jego stężenie w powietrzu jest bardzo niskie — około 400 części na milion.

Ale ostatnio naukowcy pod przewodnictwem Omara M. Yaghiego z University of California w Berkeley opracowali strukturę zdolną do selektywnego pochłaniania CO2 z powietrza. Ich pomysł polegał na tym, że pory struktury były wypełnione grupami aminowymi zdolnymi do kowalencyjnego wiązania cząsteczek dwutlenku węgla w karbaminiany.

Aby uzyskać pożądaną strukturę, chemicy najpierw zsyntetyzowali szkielet z dużą liczbą grup azydkowych z modyfikowanego bifenylodikarbaldehydu i 1,3,5-tris(4-cyjanometylofenylo)benzenu, który poddali kondensacji Knevenagela. Naukowcy odzyskali otrzymaną substancję za pomocą trifenylofosfiny w wodzie — w tym samym czasie grupy azydkowe przekształciły się w grupy aminowe. Chemicy zmieszali produkt tej reakcji z azirydyną, która została otwarta przez grupy aminowe szkieletu z utworzeniem rozgałęzionych łańcuchów węglowych zawierających dużą liczbę nowych grup aminowych. W ten sposób naukowcy uzyskali szkielet poliaminy COF-999, który został scharakteryzowany za pomocą spektroskopii NMR w stanie stałym.

Następnie chemicy zbadali zdolność COF-999 do adsorbowania różnych składników powietrza — azotu, tlenu, argonu i dwutlenku węgla. Odkryli, że pierwsze trzy praktycznie nie są absorbowane przez ramę, ale dwutlenek węgla jest absorbowany szybko i w dużych ilościach. Przy zerowej wilgotności COF-999 adsorbował do 0,96 milimoli dwutlenku węgla na gram ramy. A gdy wilgotność wzrosła do 50 procent, pojemność materiału wzrosła do dwóch milimoli CO2 na gram.

Następnie naukowcy przetestowali COF-999 w warunkach ulicznych. Przez 20 dni naukowcy przeprowadzili 100 kolejnych cykli adsorpcji-desorpcji CO2 z ulicznego powietrza w Kalifornii. Średnia pojemność ramy wynosiła 1,28 milimola CO2 na gram. Ponadto po 20-dniowym eksperymencie struktura i aktywność COF-999 nie uległy zmianie.

W ten sposób chemicy zsyntetyzowali pierwszy kowalencyjny szkielet organiczny zdolny do selektywnego pochłaniania do dwóch milimoli dwutlenku węgla na gram absorbera w ciągu godziny. W przyszłości naukowcy planują zsyntetyzować zestaw podobnych szkieletów i porównać ich zdolność do pochłaniania CO2.

Wcześniej mówiliśmy o tym, jak chemicy syntetyzowali kowalencyjny szkielet organiczny z połączeniami topologicznymi.

Od DrMoro

Originaltext
Diese Übersetzung bewerten
Mit deinem Feedback können wir Google Übersetzer weiter verbessern
Ten formularz nie jest obsługiwany
Aus Sicherheitsgründen solltest du keine Informationen über diese Art von Formular senden, während du Google Translate verwendest.
DobraDo oryginalnego adresu URL