Кичинекей катализаторлорду жасоонун жаңы ыкмасы абанын сапаты үчүн убада берет
Кичинекей катализаторлорду жасоонун жаңы ыкмасы абанын сапаты үчүн убада берет
Anonim

Темир менен байытылган: Бул эртең мененки тамак үчүн гана эмес. Иллинойс университетинин изилдөөчүлөрү газдан же суюктуктан булгоочу заттарды жок кылуу мүмкүнчүлүгүнө ээ каталитикалык материалдарды түзүү үчүн кичинекей көмүртек чөйрөлөрүнө темир кошуунун жөнөкөй ыкмасын көрсөтүштү. Жарандык жана экологиялык инженерия профессору Марк Руд, аспирант Жон Аткинсон жана алардын командасы Carbon журналында өздөрүнүн техникасын сүрөттөп беришти.

Көмүртек структуралары темир жана башка металлдар сыяктуу катализаторлор үчүн таяныч базасы боло алат. Темир отун клеткалары үчүн каталитикалык колдонмолору жана мышьяк же көмүртек кычкылы сыяктуу зыяндуу химиялык заттарды адсорбциялоо үчүн экологиялык колдонмолору менен оңой жеткиликтүү, арзан катализатор. Изилдөөчүлөр губка сыяктуу көптөгөн тешикчелери же туннелдери бар көмүртек матрицасын чыгарышат. Тешикчелер тарабынан түзүлгөн чоң жер бетинин аянты кичинекей темир бөлүкчөлөрүн матрица боюнча таркатууга мүмкүнчүлүк берет.

Көмүртектин жалпы булагы көмүр болуп саналат. Эреже катары, илимпоздор көмүрдүн негизиндеги материалдарды өтө көзөнөктүү активдештирилген көмүргө өзгөртүп, андан кийин катализаторду кошушат. Көп этаптуу процесс убакытты жана эбегейсиз чоң энергияны талап кылат. Мындан тышкары, көмүрдөн жасалган материалдар күл менен жабыркайт, анда көмүртектүү катализатордун реактивдүүлүгүнө тоскоол болгон башка металлдардын издери болушу мүмкүн. Иллинойс штатынын командасынын күлсүз, арзан процесси көмүртекти көмүрдөн эмес, канттан алат. бир үзгүлтүксүз процесс, ал темир нанобөлүкчөлөрү менен камтылган, майда, микрометрлик көлөмдөгү, тешиктүү, губка сымал көмүртек чөйрөлөрүн чыгарат – бардыгы бир нече секунданын ичинде.

«Бул башка техникалардан өзгөчөлөнүп турган нерсе. Кээ бир адамдар темир менен көмүртектелген жана сиңирилген, бирок алардын бетинин аянты жок. Башка адамдардын бетинин аянты бар, бирок аны темир менен жүктөй алышкан жок "деди Аткинсон. "Биздин техника көмүртектин бетин да, темир нанобөлүкчөлөрүн да камсыз кылат."

Окумуштуулар 2005-жылы I. химия профессору Кеннет Сасликтин лабораториясында иштелип чыккан ультра үндүү спрей пиролиз (USP) деп аталган техникага негиздешкен. Саслик көмүртектерге бай эритмеден майда туман чыгаруу үчүн үйдөгү нымдаткычты колдонуп, андан кийин туманды көздөй багыттаган. өтө ысык меш, ал ар бир тамчыдан сууну бууланып, кичинекей, өтө тешиктүү көмүртек чөйрөлөрүн калтырган.

Аткинсон USPди көмүртектүү шарларды жасоо үчүн колдонгон, бирок көмүртектерге бай кант эритмесине темир камтыган туз кошкон. Мешке туман куюлганда, жылуулук эритме ингредиенттеринин ортосундагы химиялык реакцияны стимулдайт, ал темир бөлүкчөлөрү бүт тарапка таралган көмүртек чөйрөлөрүн пайда кылат.

"Биз доктор Сусликтин USP ыкмасынан пайдалана алдык жана биз бир эле учурда тешиктүү көмүртектерди металл нанобөлүкчөлөрү менен импрегнациялоо аркылуу анын негизинде куруп жатабыз" деди Аткинсон. "Бул жөнөкөй, анткени ал үзгүлтүксүз. Биз бир кадамда көмүртекти бөлүп алып, тешикчелерди кошуп, темирди көмүртек чөйрөсүнө сиңирип алабыз».

USP техникасынын дагы бир артыкчылыгы - өзгөчө муктаждыктарды чечүү үчүн материалдарды түзүү мүмкүнчүлүгү. Окумуштуулар жана инженерлер даяр өнүмдөрдү өзгөртүүгө аракет кылбастан, нөлдөн баштап материалды жасап чыгаруу менен, көйгөйлөрдү чечүүнүн конкреттүү сценарийлери үчүн материалдарды иштеп чыга алышат.

«Азыр жердин астынан көмүр алып, аны модификациялап жатасыңар. Аны абанын сапаты боюнча белгилүү бир көйгөйдү чечүү үчүн ылайыкташтыруу кыйын”деди Руд. «Биз бул жаңы материалды анын бетинин аянтын жана сиңирилген темирдин көлөмүн ылайыкташтыруу үчүн кантип иштетилгени менен оңой эле өзгөртө алабыз. Бул ыкма жөнөкөй, ийкемдүү жана ыңгайлаштырылган." Андан ары изилдөөчүлөр материал үчүн колдонмолорду изилдешет. Руд жана Аткинсон газ агымдарынан азот кычкылын, сымапты жана диоксинди - күйүү булактарынан чыккан эмиссиялар катары тынчсызданууну жараткан биоаккумулятордук булгоочу заттарды алып салуу үчүн көмүртек-темир чөйрөлөрүн өнүктүрүү үчүн Улуттук Илим Фондунан эки грант алышкан.

Учурда үч булгоочу менен көмүртектин негизиндеги адсорбенттер жана катализаторлор менен өз-өзүнчө күрөшүүгө болот, бирок Иллинойс командасы жана Тайвандагы өнөктөштөр көмүртектин адсорбциялык касиеттерин жана темирдин реактивдүүлүгүн бир эле учурда газ агымынан үч булгоочу заттарды тең алып салууга үмүттөнүшөт. «Биз издеп жатабыз. алардын көзөнөктүүлүгүн жана идеалдуу каталитикалык колдонмолорун пайдаланууда”деди Аткинсон. «Көмүртек - бул абдан ар тараптуу материал. Менин оюмча, бир эле учурда эки көйгөйдү чечүү үчүн көзөнөктүүлүк менен катализаторду колдоно турган көп булгоочу заттарды башкаруу."

Тема боюнча популярдуу