Хіміки із США синтезували ковалентний органічний каркас, здатний селективно поглинати вуглекислий газ із повітря. Під час нагрівання цієї речовини вуглекислий газ десорбувався назад. Як пишуть автори дослідження у журналі Nature, отриманий матеріал витримував понад 100 циклів адсорбції-десорбції вуглекислого газу з вуличного повітря.
Ковалентні органічні каркаси (COFs) є кристалічні і пористі структури, побудовані з органічних молекул. Їх часто застосовують для селективного поглинання газів, включаючи вуглекислий газ CO2. Але каркасів, здатних селективно і оборотно поглинати CO2 з повітря, хіміки поки що не вигадали, бо його концентрація в повітрі дуже низька — близько 400 частин на мільйон.
Але нещодавно вчені під керівництвом Омара Ягхі (Omar M. Yaghi) з Каліфорнійського університету в Берклі придумали каркас, здатний селективно поглинати CO2 з повітря.
Щоб отримати потрібну структуру, хіміки спочатку синтезували каркас з великою кількістю азидних груп з модифікованого біфенілдикарбальдегіду і 1,3,5-трис(4-ціанометилфеніл)бензолу, які вступили в конденсацію Кневенагеля. аміногрупи. Продукт цієї реакції хіміки змішали з азиридином, який розкривався аміногрупами каркасу з утворенням розгалужених вуглецевих ланцюжків, що містять велику кількість нових аміногруп.
Далі хіміки досліджували здатність COF-999 адсорбувати різні компоненти повітря – азот, кисень, аргон та вуглекислий газ. Вони виявили, що перші три практично не поглинаються каркасом, а от вуглекислий газ поглинався швидко та у великих кількостях. При нульовій вологості COF-999 адсорбував до 0,96 мл вуглекислого газу на грам каркасу. А при підвищенні вологості до 50 відсотків місткість матеріалу зростала до двох мілімоль CO2 на грам.
Потім дослідники протестували COF-999 у вуличних умовах. Протягом 20 днів вчені провели 100 послідовних циклів адсорбції-десорбції CO2 із вуличного каліфорнійського повітря. У середньому місткість каркасу становила 1,28 мл CO2 на грам. Причому після 20-денного експерименту структура та активність COF-999 не змінилися.
Так хіміки синтезували перший ковалентний органічний каркас, здатний протягом години селективно поглинати до двох мілімоль вуглекислого газу на грам поглинача. У майбутньому дослідники планують синтезувати набір схожих каркасів та порівняти їхню здатність поглинати CO2.
Раніше ми розповідали про те, як хіміки синтезували ковалентний органічний каркас із топологічними зв'язками.