С помощью компьютерного моделирования российские химики создали новые материалы, улавливающие и преобразующие углекислый газ. Они устойчивы к кислоте и нагреванию, а также способны выдерживать многократное растворение и кристаллизацию. Исследование опубликовано в журнале Angewandte Chemie.
Глобальное потепление — одна из самых серьезных проблем в современном мире. На изменение климата влияет множество факторов, однако наибольшее давление оказывает повышение концентрации углекислого газа. В основном на выбросы CO2 в атмосферу влияют транспорт, химическая и металлургическая промышленность, производство строительных материалов и т. д. Невозможно полностью избавиться от этих вредоносных выбросов, однако в них можно снизить сам процент углерода.
В этом плане большую перспективу представляет улавливание углекислого газа и его повторное использование без привлечения ископаемых источников (уголь, нефть, природный газ). Например, из «пойманного» углекислого газа можно получить монооксид углерода (CO). Он пользуется большой популярностью в производстве спиртов, масел, смазок, машинного топлива и т. д. Однако для эффективного улавливания необходимы особые материалы, которые могут поглощать углекислый газ и катализировать реакцию его превращения.
В своем исследовании международная команда ученых применила несколько компьютерных методов. Это помогло создать новую систему — она рассчитывает свойства будущих материалов, подходящих для создания эффективных поглотителей и преобразователей углекислого газа. Свою разработку ученые проверили в моделировании пористых водородно-связанных органических каркасов (ВОК). Эти материалы обладают высокой поглощающей способностью и выборочной изменчивостью характеристик. Вместе с этим они способны множество раз растворяться и кристаллизироваться, тем самым очищаясь от ненужных компонентов. «Строительным блоком» для ВОК послужили порфирины. Это природные и синтетические соединения, играющие важную роль во многих биологических процессах.
Ученые воспользовались топологическим методом — это метод, основанный на анализе строения молекулы. Они спрогнозировали процесс самосборки нового пористого ВОК на основе тетракарбоксилатного порфирина. Высокой стабильности материала удалось достичь благодаря введению переходных металлов. Получившаяся серия металлопорфириновых ВОК выдерживает замачивание в кипящей воде, пребывание в концентрированной соляной кислоте и сухой нагрев до 270 °C.
«Таким образом, благодаря современным методам дизайна кристаллических материалов сделан еще один важный шаг в решении насущной экологической проблемы — глобального потепления. Она напрямую связана с необходимостью снижения концентрации углекислого газа в атмосфере, и мы надеемся, что наша платформа и наш материал внесут большой вклад в общее дело», — заключает Евгений Александров, руководитель проекта, кандидат химических наук, заведующий лабораторией синтеза новых кристаллических материалов, доцент кафедры общей и неорганической химии Самарского государственного технического университета.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Facebook и Twitter.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
