Alimlərdən İnqilabi Kəşf: Karbon Qazını Yanacağa Çevirən Nano "Süngərlər"

Alimlər karbon qazını yanacağa, plastik tullantıları isə faydalı kimyəvi maddələrə çevirən nano “turşu süngərləri” hazırlayıblar

Alimlər karbon qazını birbaşa yanacağa, plastik tullantıları isə faydalı kimyəvi maddələrə çevirə bilən yeni nanoölçülü bərk turşu katalizatorları hazırlayıblar. Tədqiqat müəlliflərinin fikrincə, bu yenilik həm iqlim dəyişikliyi, həm də plastik tullantılar problemi ilə eyni vaxtda mübarizə aparmağa kömək edə bilər.

Bərk turşular ən mühüm heterogen katalizatorlar sırasına daxildir və karbohidrogenlərin krekinqi, alkilləşmə, plastik tullantıların parçalanması, həmçinin karbon qazının yanacağa çevrilməsi kimi bir sıra vacib sənaye proseslərində ətraf mühit üçün zərərli maye turşuları əvəz etmək potensialına malikdir. Hazırda ən geniş istifadə olunan iki bərk turşu növü kristallik seolitlər və amorf alüminosilikatlardır. Seolitlər yüksək turşuluğa malik olsalar da, onların mikroməsaməli quruluşu maddələrin material daxilində hərəkətini xeyli məhdudlaşdırır. Amorf alüminosilikatlar isə mezoməsaməli quruluşa malik olduqları üçün bu baxımdan üstünlük qazansalar da, onların turşuluğu nisbətən zəif, dayanıqlılığı isə orta səviyyədədir. Bu səbəbdən alimlər uzun illərdir ki, seolitlərin yüksək turşuluğunu və amorf alüminosilikatların məsaməli quruluşunu özündə birləşdirən yeni material hazırlamağa çalışırlar. Elmi ədəbiyyatda bu cür materiallar şərti olaraq "amorf seolitlər" adlandırılır.

Digər tərəfdən, atmosferdə karbon qazının miqdarının durmadan artması iqlim dəyişikliyinin əsas səbəblərindən biri hesab olunur. Qlobal istiləşmənin yaratdığı hava şəraitində kəskin dəyişikliklər artıq dünyanın müxtəlif bölgələrində açıq şəkildə müşahidə edilir və narahatlıq doğurur. Buna görə də karbon qazının ya atmosferdə azaldılması, ya da faydalı məhsullara çevrilməsi istiqamətində yeni texnologiyaların hazırlanmasına ciddi ehtiyac var.

Eyni zamanda, plastik tullantıların sürətlə artması da qlobal ekoloji problemlərdən birinə çevrilib. Dünyanın əksər ölkələrində hər gün minlərlə ton plastik tullantı yaranır.

Tədqiqatçılar hazırladıqları yeni material vasitəsilə bu iki problemi eyni vaxtda həll etməyə çalışıblar. Onların yaratdığı nanoölçülü bərk turşu katalizatorları karbon qazını birbaşa dimetil efir adlı yanacağa, plastik tullantıları isə karbohidrogenlər kimi qiymətli kimyəvi maddələrə çevirə bilir.

Mumbaydakı Tata Fundamental Tədqiqatlar İnstitutunun professoru Vivek Polşettivarın rəhbərlik etdiyi tədqiqat qrupu yumşaq şablon kimi bikontinual mikroemulsiya damcılarından istifadə etməklə nano-süngər quruluşuna malik turşulu amorf alüminosilikat (AAS) sintez edib.

Tədqiqatçılar bu materialın həm seolitlərə xas yüksək turşuluğa, həm də amorf alüminosilikatlara məxsus geniş mezoməsaməli quruluşa və böyük səth sahəsinə malik olduğunu müəyyən ediblər.

AAS materialında seolitlərə bənzər körpüvari silanol qruplarının mövcudluğu müxtəlif katalitik reaksiyalar vasitəsilə təsdiqlənib. Bunlara stirol oksidinin halqasının açılması, Vesidril sintezi, Fridel–Krafts alkilləşməsi, jasminaldehid sintezi, m-ksilen izomerləşməsi və kumolun krekinqi daxildir. Bu reaksiyaların baş verməsi üçün həm yüksək turşuluq, həm də geniş məsamələr tələb olunur.

Araşdırmanın nəticələri göstərib ki, yüksək turşuluqla maddələrin material daxilində asan hərəkət etməsinin birləşməsi sayəsində AAS müasir seolitlər və amorf alüminosilikatlardan daha yüksək katalitik effektivlik nümayiş etdirir. Bu nəticələr bərk cisimlərin nüvə maqnit rezonansı (NMR) üsulu ilə aparılan ətraflı analizlər vasitəsilə də təsdiqlənib. Beləliklə, alimlər müəyyən ediblər ki, material kristallik quruluşa malik olmasa da, seolitlərə xas güclü turşulu mərkəzləri özündə saxlayır. Buna görə də o, kristallik seolitlərlə amorf alüminosilikatlar arasında yerləşən tamamilə yeni material sinfinə aid edilə bilər.

Tədqiqat müəlliflərinin fikrincə, bu yanaşma plastik tullantıların parçalanması və karbon qazının yanacağa çevrilməsi üçün yüksək məhsuldarlığa, dayanıqlığa və sənaye miqyasında tətbiq oluna biləcək səmərəliliyə malik bərk turşu katalizatorlarının hazırlanmasına imkan yarada bilər.

Alimlər hesab edirlər ki, hazırlanan texnologiya yüksək aktivliyi və sabitliyi sayəsində həm elmi, həm də texnoloji baxımdan mühüm üstünlüklərə malikdir və gələcəkdə bu proseslərin iqtisadi cəhətdən daha səmərəli həyata keçirilməsinə şərait yarada bilər.

 Mənbə:scitechdaily.com