1 ژوئن 2024 -توسط جنیفر مک منامای، دانشگاه ویرجینیا-اعتبار: Pixabay از Pexels
محققان دانشکده مهندسی و علوم کاربردی دانشگاه ویرجینیا دریافته‌اند که چگونه می‌توان یک ماده معجزه‌آسا را برداشت، ماده‌ای که قادر به استخراج ارزش از دی‌اکسید کربن جذب‌شده است، و کاری را انجام داد که هیچ کس دیگری ندارد: ساخت آن برای کاربردهای بزرگ.
پیشرفت حاصل از کار استادیار مهندسی شیمی گروه آزمایشگاهی Gaurav “Gino” Giri دارای پیامدهایی برای پاکسازی گازهای گلخانه ای است که یکی از عوامل اصلی معضل تغییرات آب و هوایی است. همچنین می تواند به رفع نیازهای انرژی جهان کمک کند.این ماده که MOF-525 نام دارد در دسته ای از مواد به نام چارچوب های فلزی-آلی قرار دارد.
گیر گفت: «اگر بتوانید این MOF ها را بسازید که مناطق وسیعی را پوشش دهند، آنگاه کاربردهای جدیدی مانند ساخت غشایی برای جذب کربن و تبدیل الکتروکاتالیستی در یک سیستم ممکن می شود.تبدیل الکتروکاتالیستی پلی از منابع انرژی تجدیدپذیر برای سنتز مستقیم شیمیایی ایجاد می کند و سوزاندن سوخت های فسیلی تولید کننده دی اکسید کربن را از معادله خارج می کند.
چیزی که به MOF ها قدرت فوق العاده می دهد ساختارهای متخلخل و کریستالی آنهاست – شبکه های سه بعدی حفره های کوچک در مقیاس نانو که سطح داخلی وسیعی را ایجاد می کنند و مانند یک اسفنج عمل می کنند – که می توانند برای به دام انداختن انواع ترکیبات شیمیایی طراحی شوند.
گروه گیرى استدلال کردند که شروع با یک تکنیک سنتز مقیاس پذیر ذاتى – برش محلول – شانس آنها را بهتر مى کند. آنها قبلاً در برش دادن MOF های ساده تر موفقیت داشتند.
در فرآیند Giri، اجزای MOF در یک محلول مخلوط می‌شوند، سپس با تیغه برش در سطح زیرلایه پخش می‌شوند. همانطور که محلول تبخیر می شود، پیوندهای شیمیایی MOF را به عنوان یک لایه نازک روی بستر تشکیل می دهند. استفاده از MOF-525 در این روش یک غشای همه کاره برای به دام انداختن و تبدیل کربن تولید می کند.
پرنس ورما، دکترای دکترای دسامبر 2023، گفت: “هرچه غشاء بزرگتر باشد، سطح بیشتری برای واکنش دارید و محصول بیشتری می توانید تهیه کنید.” فارغ التحصیل از آزمایشگاه Giri. با این فرآیند، می توانید عرض تیغه برش را به هر اندازه ای که نیاز دارید افزایش دهید.
این تیم تبدیل CO2 را برای نشان دادن رویکرد برشی محلول خود هدف قرار دادند زیرا جذب کربن به طور گسترده برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای صنعتی یا حذف آن از جو استفاده می شود – اما با هزینه ای برای اپراتورها با حداقل بازگشت سرمایه: دی اکسید کربن ارزش تجاری کمی دارد و بیشتر اغلب به طور نامحدود در زیر زمین ذخیره می شود.
با این حال، با حداقل انرژی ورودی، با استفاده از الکتریسیته برای کاتالیز کردن یک واکنش، MOF-525 می‌تواند یک اتم اکسیژن را برای تولید مونوکسید کربن – یک ماده شیمیایی که برای تولید سوخت‌ها، داروها و سایر محصولات ارزشمند است، از بین ببرد.
محققان یافته های خود را در مجله آمریکایی Chemical Society Applied Materials and Interfaces منتشر کردند.
