Исследователи разработали материал на основе пористых металл-органических каркасных структур для безопасного хранения ацетилена. Испытания показали, что он позволяет хранить в 37 раз больше чистого газа, чем другие системы. О своем открытии ученые сообщили в журнале Nature Chemistry.
Химики из Киотского университета совместно с другими японскими и французскими учеными разработали металл-органическую каркасную структуру (MOF) на основе цинка, которая позволяет безопасно хранить и выделять ацетилен. MOF — это пористый материал, состоящий из ионов металлов, окруженных органическими линкерными молекулами. Ацетилен адсорбируется на пористых участках MOF, что позволяет плотно хранить молекулы газа при низком давлении.
Исследователи использовали структуры на основе цинка, содержащие бензолдикарбоксилатные и бипиридиновые линкеры, и модифицировали их амино- или нитрофункциональными группами. Эти модификации позволяют регулировать давление, необходимое для наполнения баллона и высвобождения газа при использовании.
Изображение: Mickaele Bonneau et al., Nature Chemistry
Ацетилен используется в широком спектре промышленных процессов, включая сварку, резку металлов и органический химический синтез. Как отмечают исследователи, он легко воспламеняется при комнатной температуре и самопроизвольно загорается, когда давление поднимается выше 2 бар. Сейчас, добавляют исследователи, ацетилен хранится в баллонах, растворенный в ацетоне или других подобных веществах. Это позволяет хранить газ при высоком давлении, но при этом загрязняет его.
Химики обнаружили, что их пористые MOF могут хранить большое количество чистого ацетилена при давлении ниже 2 бар без растворителя. Ученые протестировали выделение ацетилена при атмосферном давлении в реальных условиях. Максимальной эффективности удалось достигнуть в материале с аминофункциональными группами: он выпускал до 77% хранимого газа при атмосферном давлении.
«Наши результаты показывают, что ацетилен можно хранить в меньших баллонах при низком давлении и в больших количествах, до 37 раз больше, чем в других решениях для хранения, не содержащих растворителей», — говорит Кен-ичи Отаке, соавтор исследования.
Ученые также отмечают, что они могут настроить гибкость материала с помощью функциональных групп для хранения газа в различных условиях и температурах. Они планируют разработать аналогичные MOF для хранения других газов, таких как углекислый газ, кислород и метан.
Изображение обложки: Mindy Takamiya/Kyoto University iCeMS
Источник: hightech.fm
