Разработаны новые материалы для улавливания и переработки углекислого газа

Они выдерживают высокие температуры и соляную кислоту
Максим Стулов / Ведомости

Российские и китайские химики при помощи компьютерного моделирования разработали новые материалы для улавливания из воздуха углекислого газа и его преобразования в CO, сообщает пресс-служба Российского научного фонда (РНФ). Исследования поддержаны грантом Президентской программы исследовательских проектов РНФ и опубликованы в журнале Angewandte Chemie.

В своей новой работе химики Самарского государственного технического университета (СамГТУ) вместе с коллегами из Китая создали платформу, способную рассчитывать свойства будущих материалов, на основе которых можно будет сделать эффективные поглотители и преобразователи углекислого газа. Ученые опробовали систему в моделировании пористых водородно-связанных органических каркасов (ВОК). Предложенные материалы очень пористые, устойчивые к кислоте и нагреванию, а также выдерживают многократное растворение и перекристаллизацию. Они основаны на порфиринах — чувствительных к свету молекулах, способных ускорять реакцию превращения углекислого газа, а стабильность им придают атомы переходных металлов.

Таким образом авторы смоделировали, а затем и синтезировали целую серию металлопорфириновых ВОК с большой площадью поверхности пор и превосходной стабильностью. Они выдерживают замачивание в кипящей воде, концентрированной соляной кислоте и сухой нагрев до 270°C. Эта серия ВОК эффективно ускоряет превращение углекислого газа в CO при комнатной температуре.

«Одна из серьезнейших современных проблем — глобальное потепление, которое вызвано, в том числе, повышением концентрации углекислого газа в атмосфере. Основную долю выбросов CO2 дают металлургия, производство строительных материалов, транспорт, химическая промышленность. Полностью избавиться от роли углерода в этих отраслях пока не получится, но можно снизить его содержание в выбросах. Один из перспективных способов — улавливание углекислого газа и его повторное использование без привлечения ископаемых источников (уголь, нефть, природный газ). Например, из «пойманного» из атмосферы углекислого газа можно получить монооксид углерода (СО), который применяется в производстве спиртов, цветных металлов, машинного топлива, масел и смазок. Чтобы это направление было эффективным и выгодным, необходимо создавать особые материалы, способные поглощать углекислый газ и катализировать реакцию его превращения», — говорится в сообщении РНФ.

«Таким образом, благодаря современным методам дизайна кристаллических материалов сделан еще один важный шаг в решении насущной экологической проблемы — глобального потепления. Она напрямую связана с необходимостью снижения концентрации углекислого газа в атмосфере, и мы надеемся, что наша платформа и наш материал внесут большой вклад в общее дело», — прокомментировал руководитель проекта по гранту РНФ, кандидат химических наук, заведующий лабораторией синтеза новых кристаллических материалов, доцент кафедры общей и неорганической химии СамГТУ Евгений Александров.