CM: Исследование пероксидов титана — новый шаг в борьбе с изменением климата

Молекулы, способные быстро улавливать значительные объемы углекислого газа из воздуха, что является важной тактикой в борьбе с изменением климата, синтезировали ученые из Университета штата Орегон.

Исследование, посвященное пероксидам титана, основывается на результатах более ранних исследований пероксидов ванадия и является частью крупномасштабных федеральных усилий по разработке новых методов и материалов для прямого улавливания углекислого газа из воздуха, образующегося при сжигании ископаемого топлива.

Результаты исследования, проведенного под руководством Май Найман и Карли Бах из Научного колледжа OSU, были опубликованы сегодня в журнале Chemistry of Materials.

Команда Наймана изучает, как некоторые комплексы переходных металлов могут реагировать с воздухом, удаляя углекислый газ и превращая его в карбонат металла, подобный тому, что содержится во многих минералах природного происхождения.

Переходные металлы расположены вблизи центра периодической таблицы, и их название происходит от перехода электронов из низкоэнергетических состояний в высокоэнергетические и обратно, что приводит к появлению характерных цветов.

Установки, фильтрующие углекислый газ из воздуха, все еще находятся в стадии становления. Технологии по снижению выбросов углекислого газа в атмосферу, например, на электростанциях, более зрелые. По словам ученых, оба вида улавливания углерода, скорее всего, понадобятся, если Земля хочет избежать худших последствий изменения климата.

В настоящее время в США, Канаде и Европе действуют 18 установок прямого улавливания углерода в воздухе, и планируется построить еще 130 по всему миру. Проблемы прямого улавливания воздуха включают большие затраты и высокие требования к энергии по сравнению с работой с промышленными выхлопами. Кроме того, концентрация углекислого газа в атмосфере, составляющая четыре части на миллион, является низкой, что затрудняет работу материалов для улавливания углерода.

Мы решили изучить титан, поскольку он в 100 раз дешевле ванадия, более распространен, более экологичен и уже нашел широкое применение в промышленности, — говорит Бах, аспирант из лаборатории Наймана.

Кроме того, он находится рядом с ванадием в периодической таблице, поэтому мы предположили, что поведение ванадия при улавливании углерода может быть достаточно схожим, чтобы быть эффективным.

Бах, Найман и остальные члены исследовательской группы создали несколько новых структур тетрапероксо-титанатов — атомов титана, координированных с четырьмя пероксидными группами, — которые показали различную способность очищать воздух от диоксида углерода. Тетрапероксоструктуры, как правило, обладают высокой реакционной способностью благодаря наличию пероксидных групп, которые являются сильными окислителями.

Родственные пероксотитанаты изучались на предмет их потенциального использования в катализе, химии окружающей среды и материаловедении. Однако тетрапероксотитанаты, использованные в данном исследовании, никогда не были окончательно синтезированы; Бах смог использовать недорогие материалы для высокопроизводительных химических реакций.

Наша любимая структура для улавливания углерода, которую мы обнаружили, — это тетрапероксотитанат калия, который очень уникален, потому что, как оказалось, он также является пероксосольватом, — говорит Бах.

Это означает, что помимо пероксидных связей с титаном, в его структуре также присутствует перекись водорода, что, по нашему мнению, делает его таким реактивным.

Измеренная способность улавливать углерод составила около 8,5 миллимолей углекислого газа на грамм тетрапероксотитаната калия — почти вдвое больше, чем у пероксида ванадия.

Титан — более дешевый и безопасный материал со значительно более высокой емкостью, — говорит Бах.

Названный в честь титанов из греческой мифологии, титан прочен, как сталь, но гораздо легче. Он нетоксичен, не подвержен коррозии и является девятым по распространенности элементом в земной коре — он содержится в камнях, почве, растениях и даже в человеческом теле в незначительных количествах.

Ранее ученые раскритиковали титановую броню за недостаточно высокую прочность.

13.12.2024


Подписаться в Telegram



Экология

От древних вулканов до минеральных кладов: исследуй Карелию
От древних вулканов до минеральных кладов: исследуй Карелию

Участники научно-популярного маршрута смогут у...

Будущее без PFAS — будущее без вредной химии
Будущее без PFAS — будущее без вредной химии

PFAS — это группа химических в...

Лед тает, время идет: как ученые спасают Арктику
Лед тает, время идет: как ученые спасают Арктику

Арктические льды тают все быстрее, и ...

Ледяной щит Гренландии разваливается: что это значит для планеты
Ледяной щит Гренландии разваливается: что это значит для планеты

Гренландский ледяной щит, второй по велич...

К 2100 году уровень моря может подняться более чем на 1,9 метра
К 2100 году уровень моря может подняться более чем на 1,9 метра

По мере усиления глобального климатического кр...

Великобритания запускает схему возврата депозитов за пластиковую тару
Великобритания запускает схему возврата депозитов за пластиковую тару

Правительство Великобритании пообещало покончи...

В СПбГУ создали эффективный метод очистки биодизеля от глицерина
В СПбГУ создали эффективный метод очистки биодизеля от глицерина

Ученые из Санкт-Петербургского университе...

Для спасения среды от пластика предложили принцип «пятерной спирали»
Для спасения среды от пластика предложили принцип «пятерной спирали»

Загрязнение микропластиком разнообразно по&nbs...

Weed Science: Внедрение мельниц поможет эффективнее бороться с сорняками
Weed Science: Внедрение мельниц поможет эффективнее бороться с сорняками

Недавние исследования показывают перспективнос...

В Корее предложили новый метод исследования нейротоксичности из-за ПФОС
В Корее предложили новый метод исследования нейротоксичности из-за ПФОС

Термин омика означает изучение всей совокупнос...

В СПбГУ создали фотокатализатор для очистки воды от органики
В СПбГУ создали фотокатализатор для очистки воды от органики

Ученые из Санкт-Петербурга создали новое ...

Nature Climate Change: Арктические торосы под угрозой исчезновения
Nature Climate Change: Арктические торосы под угрозой исчезновения

В Арктике старые многолетние льды все бол...

Электронные отходы: новая золотая жила или экологическая бомба?
Электронные отходы: новая золотая жила или экологическая бомба?

Постоянно растущие объемы электронных отходов ...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Невидимые враги: как ароматизаторы превращают ваш дом в угрозу для здоровья
Невидимые враги: как ароматизаторы превращают ваш дом в угрозу для здоровья
Спасти жизнь за минуты сможет кетамин в борьбе с эпилептическим статусом
Спасти жизнь за минуты сможет кетамин в борьбе с эпилептическим статусом
Cell Reports: Голодание приносит пользу взрослым, но создает риск для подростков
Cell Reports: Голодание приносит пользу взрослым, но создает риск для подростков
69 ученых, которые меняют мир: история успеха из Нижнего Новгорода
69 ученых, которые меняют мир: история успеха из Нижнего Новгорода
Легкие и прочные: как Al-Sc сплавы покоряют промышленность
Легкие и прочные: как Al-Sc сплавы покоряют промышленность
Как взрываются звезды: открытия, которые меняют наше представление о Вселенной
Как взрываются звезды: открытия, которые меняют наше представление о Вселенной
Как получить инструмент будущих инженеров бесплатно, если ты студент
Как получить инструмент будущих инженеров бесплатно, если ты студент
От шахт до чистой энергии: путь австралийской горнодобывающей промышленности
От шахт до чистой энергии: путь австралийской горнодобывающей промышленности
Больничные раковины и невидимый враг, который в них живет
Больничные раковины и невидимый враг, который в них живет
Цикорий и кобальт: дуэт против рака, бьющий точно в цель
Цикорий и кобальт: дуэт против рака, бьющий точно в цель
Без капитана, но с комфортом: в Нижнем Новгороде строят судно без экипажа
Без капитана, но с комфортом: в Нижнем Новгороде строят судно без экипажа
Ученые объединили два прибора в один, чтобы лучше анализировать газы
Ученые объединили два прибора в один, чтобы лучше анализировать газы
Лазер, графен, полимер: как создают электронику, которую можно сгибать
Лазер, графен, полимер: как создают электронику, которую можно сгибать
Световые качели: физики открыли новый способ управлять светом
Световые качели: физики открыли новый способ управлять светом
Удаленка навсегда: как бизнес адаптируется к новым реалиям
Удаленка навсегда: как бизнес адаптируется к новым реалиям

Новости компаний, релизы

Более 200 нижегородцев посетили научные кинопоказы честь Дня российской науки
Школьников и студентов Хабаровского края приглашают написать всероссийский диктант «Наука во имя Победы»
На Фестивале «Москва — Точка старта» победили проекты из МИФИ
Молодых и заслуженных ученых наградили в Хабаровске
Калужан приглашают к участию в XIII сезоне Международного инженерного чемпионата CASE-IN