ШАМПЕН, Иллинойс. — Цеолиты — чрезвычайно важный класс неорганических
Фото предоставлено М. Е. Косал и К. Суслик.
Заполняющая пространство модель структуры молекулярного сита, построенного на молекулярном уровне.
материалы, которые могут разделять газы или жидкости на основе размера и формы молекул. Эти молекулярные сита, являющиеся основой индустрии с оборотом в миллиарды долларов в год, используются во многих областях, от производства биоразлагаемых моющие средства, к удалению влаги из трубопроводов природного газа, к каталитическому крекингу
тяжелые нефтяные дистилляты в бензин.
Теперь химик Кеннет С. Суслик и его коллеги из Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн создали новый класс материалов, во многом похожих на цеолиты. Эти новые молекулярные твердые тела более чем на 50 процентов состоят из пустого пространства, которое может улавливать молекулы нужного размера и формы, включая воду. Ученые сообщают о своем открытии в статье, которая была принята к публикации в журнале Nature Materials и размещена на его веб-сайте www.nature.com/materials.
«Этот аналог органического цеолита связывает воду быстрее и прочнее, чем лучшие осушающие агенты, и обладает более высокой способностью удерживать воду», — сказал Суслик, профессор химии Уильяма Х. и Джанет Лайкан из Иллинойса. «Материал также проявляет избирательность формы, позволяя проникать только узкому диапазону молекул».
Встречающийся в природе минерал, состоящий из алюминия и кремния, цеолиты были обнаружены в средние века. В то время свойства материала проверялись путем нагревания его духовой трубкой. При нагревании этого материала выделялась кипящая вода. Название цеолит происходит от греческих слов, означающих «кипящий камень».
Способность молекулярных сит
Возможность производить другие виды молекулярных сит была главной целью в области химии материалов. Однако этой цели не суждено было сбыться, поскольку большинство твердых тел не являются пористыми, а процесс образования пор приводит к коллапсу большинства материалов.
Для создания прочных нанопористых твердых тел, не основанных на кремнеземе и оксиде алюминия, исследователи использовали гораздо более крупные молекулярные строительные блоки, называемые металлопорфиринами в форме пончика, которые связывают атомы металла в среднем отверстии. Металлопорфирины тесно связаны с гемоглобином (красным пигментом крови) и хлорофиллом (зеленым пигментом растений).
Нагревая смесь специальной порфириновой кислоты и хлорида кобальта до 200 градусов Цельсия, Суслик и его коллеги создали соединение под названием PIZA-1 (аналог порфиринового цеолита Иллинойса #1).
«PIZA-1 продемонстрировал замечательные свойства синтетического молекулярного сита для удаления воды из обычных органических растворителей», — сказал Суслик. «Кроме того, поскольку металлопорфирин содержит металл в середине, который может быть каталитически активным, существует потенциал для создания селективных по форме катализаторов для конкретных целей. Мы можем не только избирательно поглощать молекулы твердым телом, но и заставлять захваченные молекулы подвергаться химическим реакциям, таким как каталитическое окисление топлива».
Используется в каталитических реакциях
По словам Суслика, каталитических реакций, которые могли бы превратить углеводороды в бензине в химические вещества, образующие полимеры, такие как нейлон, пока невозможно. «Но возможность использовать ископаемое топливо в качестве химического сырья, а не просто сжигать его, — это технология, которая станет очень важной в этом столетии».
Другие рекламные продукты
- Глиняный осушитель
- Гель-осушитель
- Мешок с влагопоглотителем
больше известно о китайцах природный цеолит поставщик.