Новый материал, который может избирательно захватывать молекулы углекислого газа (CO2) и эффективно преобразовывать их в полезные органические материалы, был разработан исследователями Киотского университета вместе с коллегами из Токийский университет и Педагогический университет Цзянсу в Китае. Они описывают материал в журнале Nature Communications.
Потребление человеком ископаемого топлива привело к росту глобальных выбросов CO2, что привело к серьезным проблемам, связанным с глобальным потеплением и изменением климата. Одним из возможных способов противодействия этому является улавливание и улавливание углерода из атмосферы, но современные методы очень энергоемки. Низкая реакционная способность CO2 затрудняет его эффективное улавливание и преобразование.
«Мы успешно разработали пористый материал, который имеет высокое сродство к молекулам CO2 и может быстро и эффективно преобразовывать его в полезные органические материалы», - говорит Кен-ичи Отаке., химик-материаловед Киотского университета из Института интегрированных наук о клеточных материалах (iCeMS).
Материал представляет собой пористый координационный полимер (PCP, также известный как MOF; металлоорганический каркас), каркас, состоящий из ионов металла цинка. Исследователи протестировали свой материал с помощью рентгеноструктурного анализа и обнаружили, что он может избирательно захватывать только молекулы CO2 с эффективностью в десять раз выше, чем у других PCP..
Материал содержит органический компонент с молекулярной структурой, напоминающей пропеллер, и по мере того, как молекулы CO2 приближаются к структуре, они вращаются и перестраиваются, позволяя захватывать CO2, что приводит к легкому изменения в молекулярных каналах внутри PCP - это позволяет ему действовать как молекулярное сито, которое может распознавать молекулы по размеру и форме. PCP также подлежит вторичной переработке; эффективность катализатора не снижается даже после 10 циклов реакции.
«Один из самых экологичных подходов к улавливанию углерода - это переработка углекислого газа в ценные химические вещества, такие как циклические карбонаты, которые можно использовать в нефтехимии и фармацевтике», - говорит Сусуму Китагава, химик-материаловед из Киотского университета.
После улавливания углерода преобразованный материал можно использовать для производства полиуретана, материала с широким спектром применения, включая одежду, бытовую технику и упаковку.
Эта работа подчеркивает потенциал пористых координационных полимеров для улавливания углекислого газа и преобразования в полезные материалы, открывая возможности для будущих исследований в области материалов, улавливающих углерод.