Ученые создали разделитель угарного и углекислого газов из ванадия
Москва, 17:44, 08 Янв 2019, редакция FTimes.ru, автор Евгения Ковалева.
Исследователи из Университета Канадзавы показали, как можно отделить угарный газ от углекислого с помощью ванадиевого шара. Точнее, полой сферической структуры из молекул металла.
Изделие может отличать CO и CO2, что позволяет использовать его для захвата и хранения двуокиси углерода, сообщает phys.org. На молекулярном уровне, как и в обычной жизни, меньшие объекты могут помещаться в крупные. Получившееся взаимодействие гость-хозяин стабилизируется за счет нековалентных сил, вроде электростатики и водородных связей. Каждый носитель с готовностью впускает определенные молекулы, отталкивая другие. Все зависит от размера входа и свободного пространства внутри объекта.
Пользуясь этими принципами, ученые создали сферу из 12 атомов ванадия, соединенных 32 атомами кислорода. На одной стороне структуры, названной V12, есть отверстие, шириной 0,44 нм.
«Изделие принимает широкий спектр мелких органических соединения, — сказал Юджи Кикукава, один из ответственных авторов работы. – На самом деле, сложно держать V12 пустой. Гость стабилизирует хозяина и, если его брать, носитель быстро найдет замену».
Каждый атом ванадия в структуре формирует квадратную пирамиду с 5 атомами кислорода. Последние в связи VO5 направлены наружу. Положительный заряд металла заполняет внутреннюю полость, помогая стабилизировать богатых электронами (или анионных) гостей. Но команде из Университета Канадзавы удалось впервые создать пустую V12, использовав ацетон. Его молекулы слишком большие для входа внутрь.
В попытке заполниться нижний сектор VO5 вывернулся внутрь, как зонтик на ветру. Новая структура отталкивала азот, метан и оксид углерода, пропуская CO2. Авторы предположили, что она поможет в отделении вещества от других газов. Двуокись попадала внутрь даже при низком атмосферном давлении. Это делает V12 перспективным инструментом захвата и хранения газа для борьбы с глобальным потеплением.
Исследование описано в Angewandte Chemie.
