Ученые создают полимер, улавливающий аммиак

Coatings Today
11.03.2021 191

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

TechnipFMC, НИПИГАЗ, ЭНТЕХМАШ на конгрессе Полимеры России и СНГ
TechnipFMC, НИПИГАЗ, ЭНТЕХМАШ на конгрессе Полимеры России и СНГ
Рады сообщить, что конгресс и выставка «Полимеры России и СНГ: строительство и модернизация заводов» (Пятигорск,…
Coatings Today
28.10.2019
321
Технология пленок и пакетов упрощает защиту от коррозии
Технология пленок и пакетов упрощает защиту от коррозии
Технология пленок и пакетов Cortec VpCI-126 разработана для упрощения защиты деталей от коррозии во время…
Coatings Today
29.01.2020
387
Говяжий фарш в вакуумную упаковку
Говяжий фарш в вакуумную упаковку
Sainsbury's будет упаковывать ассортимент говяжьего фарша в вакуумную упаковку, чтобы ежегодно экономить 450 тонн пластика.
04.03.2023
85
ПРЕСС-РЕЛИЗ ПТЯ — 2020
ПРЕСС-РЕЛИЗ ПТЯ — 2020
18 — 20 марта 2020 года в Санкт-Петербурге в 16-й раз пройдет крупнейшая промышленная выставка…
Coatings Today
06.12.2019
329
Дни промышленности и инноваций пройдут в Санкт-Петербурге  – уже завтра!
Дни промышленности и инноваций пройдут в Санкт-Петербурге – уже завтра!
28–30 ноября в конгресcно-выставочном центре Экспофорум пройдут Дни промышленности и инноваций. На объединенной площадке состоится…
Coatings Today
27.11.2018
324
Разработан серебряно-графитовый дисперсионный электролит
Разработан серебряно-графитовый дисперсионный электролит
Частицы графита, смешанные с серебряным покрытием, обеспечивают высокую стойкость к истиранию при максимальной нагрузке.
22.11.2022
71
Экологически безопасное двухслойное покрытие
Экологически безопасное двухслойное покрытие
Электрофоретически осаждаемое двухслойное покрытие из оксида графена и полимера на медноникелевом сплаве с повышенной коррозионной…
Coatings Today
11.02.2020
355
Покрытие из наночастиц защищает керамические материалы от термического удара
Покрытие из наночастиц защищает керамические материалы от термического удара
Керамические материалы используются в ядерной, химической и электроэнергетической отраслях из-за их способности выдерживать экстремальные условия…
Coatings Today
05.09.2018
333
Sames Kremlin объявляет о выпуске новых одноразовых емкостей для материала
Sames Kremlin объявляет о выпуске новых одноразовых емкостей для материала
Компания Sames Kremlin (Плимут, штат Мичиган, США) объявила о выпуске нового ручного распылителя Airspray FPro…
Coatings Today
12.07.2021
147