Новая мембрана позволит эффективнее получать аммиак, обладающий широким спектром применения в химической промышленности. Для ее создания ученые использовали синий пигмент «берлинская лазурь». Исследование опубликовано в журнале Journal of Membrane Science.
Аммиак (NH3) используется при создании соды, взрывчатых веществ, азотной кислоты, удобрений, красителей, ракетного топлива и ряда лекарств. Для его получения химики пропускают смесь азота и водорода через нагретый катализатор под высоким давлением. Последующее охлаждение позволяет отделить вещество от исходных реагентов. Однако такой подход довольно энергозатратный, поскольку газ, выходящий из реактора, требуется охладить до низких температур. Поэтому ученые ищут новые методы.
Исследователи из МГУ имени М.В. Ломоносова предложили использовать для отделения тонкие пленки каркасных структур — гексацианоферратов. Они известны как синий пигмент «берлинская лазурь». Это самый первый синтетический краситель, открытый еще в начале XVIII века. Изначально им пользовались только художники, однако со временем область его применения расширилась. Сейчас «берлинскую лазурь» используют в лакокрасочной и легкой промышленности, медицине, ветеринарии, в разных научных сферах.
На пластинах из пористого оксида алюминия с проводящим слоем золота химики синтезировали ультратонкие пленки «берлинской лазури» (примерно в две тысячи раз тоньше человеческого волоса). Они выступают в качестве селективного слоя мембраны, который взаимодействует с газовой смесью. Каркасная структура берлинской лазури содержит переносчики — протоны. Связываясь с аммиаком, они облегчают его прохождение через мембрану. Это происходит из-за того, что размер иона аммония (NH4+), который образуется в результате взаимодействия, оказывается меньше, чем у исходной молекулы аммиака. Азот и водород, присутствующие в смеси, также не проходят через каналы в структуре мембраны.
«При использовании полимеров приходится выбирать между способностью мембраны быстро пропускать через себя нужные вещества и тем, насколько эффективно она задерживает то, что нужно отсеять. Мы же нашли способ обойти это ограничение, создав каркасную структуру, которая сама взаимодействует с нужным нам газом и за счет химического превращения облегчает его прохождение через мембрану», — заключает Дмитрий Петухов, руководитель проекта, старший научный сотрудник кафедры неорганической химии химического факультета и ассистент кафедры наноматериалов факультета наук о материалах МГУ.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Facebook и Twitter.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
