Ученые создают полимер, улавливающий аммиак

Coatings Today
11.03.2021 247

В конце года ученые из Института имени Нильса Бора и химического факультета Копенгагенского университета объявили о разработке пористого полимера, который способен захватывать небольшие молекулы, в частности, аммиака.

Известный токсичный газ аммиак представляет собой соединение азота и водорода, которое широко используется в качестве реагента в технологических процессах или в результате сельскохозяйственной деятельности. Длительное воздействие этого газа может привести к повреждению глаз, першению в горле и при некоторых обстоятельствах, когда аммиак реагирует с другими веществами, загрязняющими воздух, с образованием солей аммония, это может вызвать повреждение органов дыхания и даже смерть.

Из-за крайне мелкого размера частицы могут перемещаться на большие расстояния, создавая распространенные проблемы.

“Если мы хотим использовать этот материал на практике для решения такой важной социальной проблемы, как загрязнение аммиаком, важно объяснить, как аммиак будет удерживаться в пористой структуре полимера”, — говорит Хелойса Бордалло, доцент из Института имени Нильса Бора.

“Это означает, что нам нужно разработать методику, которая позволит точно определить, как происходит взаимодействие между полимером и аммиаком. Ответив на этот вопрос, мы сможем понять, насколько те или иные полимеры будут эффективны в междисциплинарных областях, включая наномедицину и защитные покрытия. Масштабирование, а это непростой процесс, окажет значительное положительно влияние на рабочие условия многих людей во всем мире".

В рамках данного исследования доцент химического факультета Дживун Ли и бывший постдок из Института имени Нильса Бора Родриго Лима синтезировали 2г полимера, используя различные методы определения характеристик материала в исследовательском источнике нейтронов и мюонов (ISIS) в национальной лаборатории Резерфорда-Эплтона в Великобритании.

“В процессе синтеза зачастую требуется промывка материала растворителями. Мы были приятно удивлены, когда обнаружили, что внутри пористого полимера действительно удерживается часть этих растворителей”, — рассказывает Ли. “Это свидетельствовало о том, что материал, вероятно, может улавливать и другие загрязняющие вещества, такие как аммиак”.

Ученые исследовали динамику водородных связей, собирая данные о рассеянии нейтронов при низком давлении для улавливания аммиака полимером. Затем последовал эксперимент, возглавляемый Лима, с использованием термического анализа, чтобы подтвердить захват аммиака.

Результаты показали, что газ не только улавливался, но и, к всеобщему удивлению, удерживался в пористом материале.

“Чтобы объяснить эту, по-видимому, сильную связь между полимером и аммиаком, нам нужно было знать структуру полимера”, — говорит Бордалло. “Но поскольку этот конкретный полимер был аморфным, его структуру сложно охарактеризовать. В некотором смысле можно сказать, что мы поставили галочку в графе "захват аммиака", но нам все равно нужно было объяснить, как это происходит, а для этого необходим анализ структуры, что было неосуществимо. Возникла определенная дилемма: полный успех в одной части проекта и неспособность точно объяснить, чем он обусловлен”.

В поисках ответа ученые создавали различные комбинации полимерных структурных элементов и смогли вычислить спектральные характеристики методом численного моделирования, называемым теорией функционала плотности (DFT), комбинации, которая была ближе всего к измерениям реального образца.

“Полимер, улавливающий аммиак, можно применять в самых разнообразных областях”, — объясняет Ли. “В лабораториях его можно было бы использовать в качестве покрытия для защитных масок для обеспечения личной безопасности, поскольку аммиак токсичный и очень агрессивный. Его можно было бы использовать в качестве фильтра для снижения распространения аммиака, выделяемого с отработанными газами, во многих отраслях промышленности. Забегая вперед, можно предположить, что этот метод можно будет применять и с другими типами загрязняющих веществ".

Бордалло сообщает, что в дальнейшем планирует применять машинное обучение к аморфным системам, поскольку это может оказаться более подходящим методом для данного процесса. Ученые надеются, что с помощью алгоритмов глубокого обучения они смогут более точно классифицировать аморфные материалы и определить их структурные свойства.

Исследование опубликовано в журнале ACS Applied Materials & Interfaces.

Связаться с нами

Готово, ваша заявка успешно отправлена.
Ошибка, попробуйте обновить страницу и попробовать снова.

Вам будет интересно

Покрытие, придающее натуральным тканям водонепроницаемость
Покрытие, придающее натуральным тканям водонепроницаемость
Кэмбридж, штат Массачусетс – Ткани, не пропускающие воду, важны везде, от дождевиков до военных навесов,…
Coatings Today
22.01.2019
376
Выручка компании AkzoNobel увеличилась на 6% в III квартале
Выручка компании AkzoNobel увеличилась на 6% в III квартале
Выручка компании AkzoNobel увеличилась на 6% в III квартале; новые инициативы в сфере ценообразования с…
Coatings Today
20.10.2021
152
Защитная пленка толщиной 12 мил
Защитная пленка толщиной 12 мил
Выпуск защитной лакокрасочной пленки KAIZER Z12 - нового продукта, обладающего мощными защитными свойствами и долговечностью
11.04.2023
141
Промышленные мероприятия в Петербурге объединят лидеров отрасли
Промышленные мероприятия в Петербурге объединят лидеров отрасли
17–19 сентября в КВЦ «Экспофорум» состоится Петербургская техническая ярмарка, Международная выставка инноваций HI-TECH и Санкт-Петербургский…
Coatings Today
16.09.2020
292
Шэньчжэньский технологический центр исследует материалы для электроники
Шэньчжэньский технологический центр исследует материалы для электроники
Toyo Ink SC Holdings Co., Ltd., головная компания токийского производителя специализированных материалов Toyo Ink Group,…
12.08.2022
177
Камеру Zenit M показали на Женевском автосалоне
Камеру Zenit M показали на Женевском автосалоне
Новая дальномерная камера, совместно разработанная Красногорским заводом им. С. А. Зверева Холдинга «Швабе» и немецкой компанией Leica…
Coatings Today
13.03.2019
421
Новаторские проекты финалистов премии Swedish Steel Prize 2018
Новаторские проекты финалистов премии Swedish Steel Prize 2018
Шведская металлургическая компания SSAB вручила ежегодную премию Swedish Steel Prize 2018 в Стокгольме. В идеях…
Coatings Today
18.07.2018
328
Исследования: инструмент для анализа бетона, поврежденного огнем
Исследования: инструмент для анализа бетона, поврежденного огнем
Корейские исследователи сообщают, что недавно разработали первый в мире инструмент для анализа бетонных конструкций, поврежденных…
Coatings Today
16.12.2021
127
Меняющая цвет и  чувствительная к прикосновениям пленка из наноматериалов
Меняющая цвет и чувствительная к прикосновениям пленка из наноматериалов
Ученые Калифорнийского университета создали меняющую цвет, чувствительную к прикосновениям пленку из наночастиц золота, которую можно…
Coatings Today
12.07.2020
386