Ученые создают полимер, улавливающий аммиак

Coatings Today
11.03.2021 165

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

В 2021 г. не будет выставки европейских покрытий
В 2021 г. не будет выставки европейских покрытий
Vincentz Network и Nürnberg Messe сообщают, что ведущая выставка международной индустрии покрытий была отменена из-за…
Coatings Today
21.06.2021
99
Компактные энергосберегающие экструдеры от нового производителя
Компактные энергосберегающие экструдеры от нового производителя
Научно-исследовательская и опытно-конструкторская фирма Omachron Plastics Inc. (Понтипул, Онтарио) выпустила свое первое серийное экструзионное оборудование,…
Coatings Today
28.02.2019
285
Защита от коррозии коричневой и зеленой патинированной бронзы
Защита от коррозии коричневой и зеленой патинированной бронзы
Ученые разработали два фторполимерных покрытия (FA-MS и FA-MS-SH) для защиты искусственной патины, используемой вне помещений.…
27.12.2021
416
Будущее биополимеров
Будущее биополимеров
Немецкий научно-исследовательский институт опубликовал отчет о тенденциях на рынке биополимеров. В 2017 году мировые возможности…
Coatings Today
30.05.2018
316
Пневматическая система выполняет сушку, охлаждение и очистку компонентов малого диаметра
Пневматическая система выполняет сушку, охлаждение и очистку компонентов малого диаметра
Воздушная щетка 3/8” Standard Air Wipe от компании Exair производит воздушный поток на 360 градусов,…
Coatings Today
30.01.2020
340
Демонстрация сварочного оборудования и аддитивных технологий
Демонстрация сварочного оборудования и аддитивных технологий
В этом году тематиче­ский раздел «Сварка и родственные технологии» будет представлен в павильоне «Форум». Это…
Coatings Today
21.04.2021
144
AkzoNobel и Evonik начинают совместное производство
AkzoNobel и Evonik начинают совместное производство
AkzoNobel Specialty Chemicals и Evonik Industries успешно запустили производство на своем новом совместном предприятии по…
Coatings Today
20.02.2018
268
Продолжается совместный проект по разработке биоразлагаемых бутылок для воды
Продолжается совместный проект по разработке биоразлагаемых бутылок для воды
Компании Danimer Scientific и Nestle совместно разрабатывают биоразлагаемые бутылки для воды. Компании Nestle (американское подразделение…
Coatings Today
21.02.2019
262
“Hexcel” запускает быстро твердеющий препрег для обработки при низком давлении
“Hexcel” запускает быстро твердеющий препрег для обработки при низком давлении
Компания “Hexcel” разработала эпоксидный препрег “HexPly M77HF”, который может сократить циклы отверждения до 90% по…
Coatings Today
27.09.2017
254