新材料捕获有毒的空气污染物并转化为有用的化学物质

时间:2019-11-28 04:55 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

  

新材料捕获有毒的空气污染物并转化为有用的化学物质

 

  在橡树岭国家实验室使用中子振动光谱法观察到的在MFM-520金属-有机骨架材料的纳米孔中捕获的二氧化氮分子(以蓝色和紫色表示)的插图。

  金属有机框架材料仅需水和空气即可将捕获的气体转化为硝酸以用于工业用途。

  由曼彻斯特大学领导的国际科学家团队开发了一种金属有机框架或MOF,该材料具有选择性,完全可逆和可重复的能力,以捕获由柴油和柴油燃烧产生的有毒空气污染物二氧化氮。其他化石燃料。

  然后材料仅需要水和空气将捕获的气体转化为硝酸的酸用于工业用途。MOF破纪录的气体吸收机制,其特征是研究人员使用了能源部橡树岭国家实验室的中子散射技术,可以导致空气污染控制和修复技术,从而经济高效地从空气中去除污染物并转化为污染物。将其转化为硝酸,用于生产肥料,火箭推进剂,尼龙等产品。

  正如今天(2019年11月22日)在《自然化学》杂志上所报道的那样,这种名为MFM-520的材料可以在环境压力和温度下-即使在低浓度和流动期间-在存在水分,硫的情况下捕获大气中的二氧化氮。二氧化碳和二氧化碳。尽管污染物具有高反应性,但事实证明,MFM-520可以通过脱气或通过空气中的水进行处理而多次完全再生,该过程还将二氧化氮转化为硝酸。

  该研究的主要作者之一,曼彻斯特化学系高级讲师杨思海说:“据我们所知,这是第一个将有毒气体气体污染物捕获并将其转化为有用的工业产品的财政部。” “有趣的是,这种材料吸收NO 2的最高速率发生在华氏113度(45摄氏度)左右,大约是汽车排气的温度。”

  研究的主要作者,化学教授,曼彻斯特大学副校长马丁·施罗德(MartinSchröder)表示:“ 2016年全球硝酸市场规模为25亿美元,因此,制造商有很大的潜力MOF技术可从由此产生的硝酸生产中收回成本和利润。尤其是因为所需的唯一添加剂是水和空气。”

  作为研究的一部分,科学家在ORNL使用中子光谱学和计算技术来精确表征MFM-520如何捕获二氧化氮分子。

  “该项目是利用中子科学研究多孔材料内部分子的结构和活性的一个很好的例子,” ORNL中子科学理事会化学和催化倡议的合著者和协调人蒂米·拉米雷斯-库斯塔(Timmy Ramirez-Cuesta)说。“由于中子的穿透能力,我们跟踪了二氧化氮分子如何在材料的孔内排列和移动,并研究了它们对整个MOF结构的影响。使得这些观察成为可能的是ORNL的Spallation中子源的VISION振动光谱仪,该光谱仪是世界上同类传感器中灵敏度和分辨率最高的。”

  中子穿透固体金属探测二氧化氮分子与MFM-520之间相互作用的能力正在帮助研究人员验证MOF气体分离和转化过程的计算机模型。这种模型可以帮助预测如何生产和定制其他材料以捕获各种不同的气体。

  ORNL中子散射科学家和合著者Cheng Yongqiang Cheng说:“中子振动光谱学是在分子水平上研究吸附和反应机理以及客体与宿主之间相互作用的独特工具,特别是与计算机模拟结合使用时。” “二氧化氮分子与MOF之间的相互作用会导致其振动行为发生非常小的变化。只有在计算机模型准确预测了这些变化后,才能识别出这些变化。”

  曼彻斯特大学的第一作者兼博士生李江南说:“ 负责快速,快速地吸收NO 2的机理的特征将为将来设计改进的材料以捕获空气污染物提供依据。” “捕获的二氧化氮的后处理避免了隔离或处理天然气的需要,并为清洁空气技术提供了未来的方向。”

  从大气中捕获温室气体和有毒气体一直是一个挑战,因为它们的浓度相对较低,而且空气中的水会与目标气体分子竞争,并且经常会对目标气体分子与其他气体的分离产生负面影响。另一个问题是找到一种实用的方法来过滤掉捕获的气体并将其转化为有用的增值产品。MFM-520 MOF材料为许多挑战提供了解决方案。

当前位置:主页 > 化学知识 >

声明:本文杏鑫娱乐整理不代表个人观点,转载请注明原文,点击还能查看更多的文章;本文网址: http://www.kozbods.com/huaxue/212.html

围观: 次 | 责任编辑:杏鑫



回到顶部