Кристаллография помогла избавиться от углекислого газа

Группа ученых из Согангского университета, Пхоханского университета науки и технологии и Стокгольмского университета разработала новый материал, способный активно поглощать углекислый газ из влажного воздуха. Материал представляет собой микропористый силикат меди. Результаты работы опубликованы в Science.

Авторы синтезировали материал, обладающий сайтами (местами) специфической адсорбции по отдельности для молекул углекислого газа и воды. Благодаря этому материал способен без помех поглощать CO₂ из влажного воздуха. Кроме того, поскольку материал синтезирован гидротермальным методом, он обладает высокой устойчивостью по отношению к сорбируемым веществам (способен поглотить много воды и углекислого газа без разрушения структуры).

Кристаллическая структура Na₂CuSi₅O₁₂ достаточно сложна, поэтому для синтеза конечного соединения авторы воспользовались двухстадийным методом. На первом этапе они гидротермально синтезировали титаносиликат Na_1.11K_0.83TiSi₅O₁₃*nH₂O, который изоструктурен силикату меди, а затем использовали полученные кристаллы в качестве зародышей при гидротермальном синтезе силиката меди.

Сравнение адсорбционных способностей материала показало его превосходство над коммерческими препаратами, применяющимися в данное время. Авторы выяснили, что насыщение материала газом происходит приблизительно за две минуты. Кроме того, адсорбция воды и углекислого газа в структуру силиката носит обратимый характер, что позволяет повторно использовать материал после отжига (при котором из материала удаляются адсорбированные вещества).

Удаление углекислого газа из воздуха до сих пор остается дорогостоящей проблемой, поскольку требует предварительного удаления паров воды из газа. На данный момент существует большое количество микропористых материалов, способных адсорбировать углекислый газ, однако абсолютное большинство таких материалов обладают неспецифической адсорбцией и под действием воды сильно снижают свою сорбционную емкость вплоть до структурного разрушения материала.

Евгений Анохин