Японские ученые из Университета Киото и Кампуса инноваций Токио совместно с французскими коллегами разработали новый способ хранения ацетилена. Он безопаснее и эффективнее того, который используется сейчас. Исследование опубликовано в журнале Nature Chemistry.
Ацетилен — это газ, который используется во множестве промышленных процессов, в том числе в сварке, резке металлов, а также в органическом синтезе. При комнатной температуре ацетилен легко воспламеняется, а при давлении выше 2 бар может взорваться. Поэтому хранение ацетилена довольно проблематично. Сейчас ацетилен хранят в цилиндрах, наполненных растворителями, например ацетоном. Хотя такой способ позволяет хранить ацетилен под давлением, ацетон может загрязнить газ. При этом экономически невыгодно хранить ацетилен при более низком давлении.
Ученые предложили использовать металл-органические каркасы (МОК) на основе цинка для хранения ацетилена. МОК представляют собой пористые материалы решеточной структуры, где в узлах находятся атомы или ионы металлов, соединенные между собой органическими молекулами. В данном случае молекулы ацетилена адсорбируются на порах МОК, благодаря чему газ можно компактно хранить и при низком давлении. В эксперименте использовали цинковые МОК, соединенные ароматическими молекулами. Структуры также были модифицированы амино- или нитрогруппами. Количество этих функциональных групп позволяет регулировать давление, которое нужно для введения и выведения газа.
Ученые показали, что МОК могут хранить большие объемы ацетилена при давлении менее 2 бар. При этом не требуются растворители и может быть использовано атмосферное давление. В особенности хорошо себя показали МОК с аминогруппами. Эффективность десорбции газа при атмосферном давлении в этом случае составила 77%. Таким образом, ацетилен можно хранить в небольших цилиндрах при низком давлении, причем в них помещается в 37 раз больше газа, чем при использовании других способов хранения, где не задействованы растворители.
Исследователи также отметили, что с помощью функциональных групп можно регулировать гибкость МОК. Благодаря этому можно будет хранить газы при разных условиях и температурах. В планах ученых — разработка подобных МОК для хранения углекислого газа, кислорода и метана.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
