Результаты, сообщил в сегодняшних Продвинутых Материалах, мог бы помочь с большим разнообразием заявлений, включая создание чистого кислорода для топливных элементов, используя тот кислород в топливном элементе, удалив кислород в упаковке пищевых продуктов, делая кислородные датчики, или для других производственных процессов. Техника могла бы также использоваться с газами кроме кислорода также, переключая молекулу помощника.
В настоящее время промышленность использует общий процесс, названный криогенной дистилляцией, чтобы отделить кислород от других газов. Это дорогостоящее и использует много энергии охладить газы. Кроме того, это не может использоваться для приложений специальности как датчики или вытаскивания последней части кислорода из упаковки пищевых продуктов.Большой кислородный сепаратор было бы легко подготовить и использовать, быть недорогим и быть повторно используемым.
Министерства финансов или металлически-органические структуры, являются материалами, содержащими много пор, которые могут высосать газы как губки, сосут воду. У них есть потенциал в разделении ядерного топлива и в легких влагоотделителях.
Но тысяч министерств финансов там, меньше, чем горстка поглощают молекулярный кислород. И те министерства финансов химически реагируют с кислородом, формирование окисей – думает ржавчина – которые отдают непригодный материал.«Когда мы сначала работали с министерствами финансов для кислородного разделения, мы могли только использовать министерства финансов несколько раз. Мы думали, возможно, есть лучший способ сделать это», сказал материаловед Правин Таллэпалли из Тихоокеанской Северо-западной Национальной лаборатории Министерства энергетики.
Новый гвоздь для Thallapally и коллег в PNNL включенное использование второй молекулы, чтобы добиться кислородного разделения – молекула помощника был бы привлечен к, но химически незаинтересованный министерством финансов. Вместо этого помощник реагировал бы с кислородом, чтобы отделить его от других газов.Они выбрали министерство финансов под названием MIL-101, который известен его высокой площадью поверхности – созданием его сильная губка – и отсутствием реактивности. У одной чайной ложки MIL-101 есть та же самая площадь поверхности как футбольное поле.
Высокая площадь поверхности прибывает из пор министерства финансов, где работа реактивного министерства финансов их волшебство.Министерства финансов, которые реагируют с кислородом, должны быть обработаны тщательно в лаборатории, но MIL-101 стабилен при температуре окружающей среды и в открытой атмосфере лаборатории.
Для их молекулы помощника они попробовали ferrocene, недорогую содержащую железо молекулу.Ученые сделали соединение MIL-101 и ferrocene, смешав их и подогрев их. Начальные тесты показали, что MIL-101 поднял больше, чем свой вес в ferrocene и в то же время потерял площадь поверхности. Это указало, что ferrocene занимал место в порах министерства финансов, где они должны поймать кислород.
Тогда команда послала газы через черный композиционный материал. Материал перевязал большой процент кислорода, но почти ни одного из добавленного азота, аргона или углекислого газа.
Материал вел себя этот путь, прошли ли газы индивидуально или как соединение, показав, что соединение могло на самом деле отделить кислород от других.Дополнительный анализ показал, что нагревание заставило ferrocene разлагаться в порах к группам размера миллимикрона, которые сделали железо доступным, чтобы реагировать с кислородом.
Эта реакция сформировала стабильный минерал, известный как maghemite, все в порах министерства финансов. Maghemite мог быть удален из министерства финансов, чтобы использовать министерство финансов снова.
Вместе, результаты на соединении показали, что министерство финансов могло бы быть в состоянии сделать, неожиданные вещи – как очищают кислород – с небольшой помощью. Будущее исследование исследует другие комбинации молекул помощника и министерства финансов.
В дополнение к PNNL участвующие исследователи произошли из и использовали аналитические инструменты в двух Офисах Научных Пользовательских Средств, Экологической Молекулярной Научной Лаборатории в PNNL и Продвинутого Источника Фотона в Национальной лаборатории Аргонна, а также Амстердамском университете. Эта работа была поддержана Офисом Министерства энергетики Науки.