نانوکامپوزیتی که می تواند اکسیژن را جداسازی کند
به گزارش ستاد ویژه توسعه فناوری نانوی معاونت علمی ریاست جمهوری ، چارچوب های آلی فلزی (MOF) می توانند برخی گازها را از هوا جداسازی کنند اما در جدا کردن اکسیژن این ترکیبات موفق نیستند.
اخیرا پژوهشگران با استفاده از کامپوزیت چارچوب های آلی فلزی و یک مولکول دیگر موفق به ارائه روشی ارزان و ساده برای جدا کردن اکسیژن از این گازها شده اند. نتایج این پروژه در نشریه Advanced Materials منتشر شده است.
این روش کاربردهای متعددی دارد برای مثال، می توان برای جدا کردن اکسیژن از بسته بندی مواد غذایی، تولید اکسیژن برای پیل های سوختی و ساخت حسگر اکسیژن از این فناوری استفاده نمود. از این روش می توان برای دیگر گازها نیز استفاده کرد.
در حال حاضر، در صنعت از فرآیندی به نام تقطیر کرایوژنیک برای جدا کردن اکسیژن از گازها استفاده می شود. این روش بسیار پرهزینه بوده و انرژی زیادی برای سرد کردن گازها لازم است.
از سوی دیگر، از این روش نمی توان برای ساخت حسگر و زدایش اکسیژن از بسته بندی مواد غذایی استفاده کرد.
جدا کردن اکسیژن باید به سادگی، ارزانی و تکرارپذیری انجام شود که این کار با استفاده از چارچوب های آلی فلزی قابل انجام است. این ترکیبات به دلیل وجود حفره، می توانند گازها را به خود جذب کنند. هر چند این ساختارها، با اکسیژن واکنش داده و تشکیل اکسید می دهند بنابراین، مقدار جذب اندکی داشته و قابلیت استفاده مجدد ندارند.
پراوین تالاپالی از آزمایشگاه ملی نورث وست پاسیفیک در این مورد گفت: ما برای اولین بار از چارچوب های آلی فلزی برای تنها چند مرتبه توانستیم از این ترکیبات برای جداسازی اکسیژن استفاده کنیم. بنابراین، به فکر اصلاح این ماده افتادیم.
برای حل این مشکل، محققان از یک «مولکول یاور» استفاده کردند که با اکسیژن برهم کنش داده و آن را از ترکیب گازها جدا کردند. آنها از MIL-101 (نوعی چارچوب آلی فلزی) به دلیل مساحت سطحی بالا برای جداسازی استفاده کردند.
این ترکیب همانند اسفنج بوده و فعالیت کمی دارد. آنها فروسین که یک مولکول آهن دار است را به عنوان فاز تقویت کننده به این ساختار اضافه کردند.
ترکیب MIL-101 با فروسین و حرارت دادن، موجب تشکیل ساختاری شد که امکان زدایش اکسیژن را دارد. این کامپوزیت اکسیژن را جذب کرده در حالی که دی اکسید کربن، آرگون و نیتروژن را جذب نمی کند.
