Рисовая лаборатория химика Эндрю Баррона показала в исследовании доказательства понятия, что богатые амином комплексы очень эффективные при завоевании парникового газа, когда объединено с углеродом 60 молекул.Исследование – предмет находящейся в открытом доступе статьи сегодня в сетевом журнале Природы Научные Отчеты.
«У нас было два гола», сказал Баррон. «Нужно было сделать составные 100 процентов отборными между углекислым газом и метаном в любом давлении и температуре. Другой должен был уменьшить высокую температуру, необходимую другим растворам амина вернуть углекислый газ снова. Мы были успешны по обоим пунктам».Тесты от одного до 50 атмосферных давлений показали, что комплекс Райса захватил одну пятую своего веса в углекислом газе, но никакое измеримое количество метана, Баррон сказал, и материал не ухудшился по многим циклам поглощения/десорбции.
Углерод 60, футбол шарообразная молекула, также известная как buckminsterfullerene (или «бакибол»), был обнаружен в Rice лауреатами Нобелевской премии Ричардом Смалли, Робертом Керлом и Гарольдом Крото в 1985. Окончательное искривление бакиболов может сделать их самым лучшим способом связать молекулы амина, которые захватывают углекислый газ, но позволяют желательному метану проходить.Рисовая лаборатория использовала бакиболы в качестве crosslinkers между аминами, основанные на азоте молекулы, оттянутые из polyethyleneimine. Лаборатория произвела коричневый, губчатый материал, в котором гидрофобные (избегающие воды) бакиболы вызвали гидрофильные (ищущие воду) амины к внешней стороне, где мимолетный углекислый газ мог связать с выставленным азотом.
Когда Баррон и его команда начали объединять углерод и амины несколько лет назад, они заметили интересную прогрессию: Плоский графен поглотил углекислый газ хорошо, мультиокруженные нанотрубки поглотили его лучше, и более тонкие одностенные нанотрубки еще лучше. «Это предположило, что искривление было важно», сказал Баррон. «У C-60, будучи сферой, есть максимально возможное искривление среди углеродных материалов».Он сказал, что комплекс Райса выдержал сравнение с другими кандидатами улавливания углерода на основе металлических органических структур (министерства финансов). «Это об эквиваленте лучшим министерствам финансов для улавливания углерода, но наш материал намного более отборный.
Метан просто не поглощает», сказал Баррон. В отличие от министерств финансов, он отметил, что комплекс Райса поглотил влажный углекислый газ, а также сухой.Баррон сказал, что столь же важно что составной углекислый газ выпуска эффективно для повторного использования. «Мы заметили давным-давно, что, если мы приложили амины к углеродным нанотрубкам или графен, они понизили температуру, при которой распадается углекислый газ», сказал Баррон. Промышленные основанные на амине скребки должны быть нагреты до 140 градусов Цельсия, чтобы выпустить захваченный углекислый газ; понижение температуры сохранило бы энергию.
«По сравнению со стоимостью текущего используемого амина C-60 дорогостоящий», Баррон признал. «Но энергетические затраты были бы ниже, потому что Вам будет нужен меньше, чтобы удалить углекислый газ». Он отметил, что промышленные скребки теряют амины посредством нагревания, таким образом, они должны постоянно пополняться. «Они навсегда добавляют реактив, который хорош для компаний, которые продают амин, но не настолько хорошие для тех, которые пытаются отделить углекислый газ».
Исследователи преследуют способы улучшить мощность производства комплекса и темп поглощения. «Мы действительно понимаем механизм, который важен», сказал Баррон. «Это позволяет нам выдвигать его далее».Ведущий автор Энрико Андреоли – бывшая Rice постдокторский исследователь и теперь старший лектор в Университете Суонси, Уэльс. Соавторы – бывший аспирант Эоган Диллон, студенческая выпускница Лори Каллум и старший научный сотрудник Лоуренс Алемэни, весь Райс. Баррон – Jr.-валлийский профессор Чарльза В. Дункана Химии и преподаватель материаловедения и наноинженерии.
Апачская Корпорация, Фонд Роберта А. Уэлча и валлийский правительственный Сер Программа Cymru поддержали исследование.