Выбросы парниковых газов вносят значительный вклад в глобальное потепление. Не только двуокись углерода (CO 2 ), но и фторсодержащие газы, в том числе так называемые пер- или полифторированные углеводороды, или ПФУ, играют значительную роль в этом развитии. Исследователи из Института органической химии Гейдельбергского университета под руководством профессора доктора Михаэля Масталерца недавно разработали новые кристаллические материалы, способные избирательно адсорбировать молекулы таких углерод-фтористых связей. Исследователи из Гейдельберга надеются, что эти пористые кристаллы могут быть полезны для целенаправленного связывания и восстановления ПФУ.
Полифторуглероды представляют собой органические соединения различной длины, в которых атомы водорода алканов частично или полностью заменены атомами водорода. атомами фтора . Эти атомы химически очень стабильны. Они не вездесущи в природе и используются в основном для процессов травления в полупроводниковой промышленности , в глазной хирургии и в медицинской диагностике в качестве усилителей контраста для некоторых ультразвуковых исследований.
«В отличие от CO 2 , который интегрируется в круговорот природных материалов, ПФУ накапливаются в атмосфере и остаются там в течение нескольких тысяч лет, прежде чем разлагаться», — говорит профессор Масталерц. Таким образом, по сравнению с двуокисью углерода , ПФУ оказывают гораздо большее влияние на глобальное потепление . — воздействие одной молекулы ПФУ практически равно от 5000 до 10 000 молекул CO 2 . По словам исследователя, это делает полифторированные углеводороды постоянной проблемой, которая не только способствует глобальному потеплению, но и ускоряет его.
Вместе со своей исследовательской группой в Институте органической химии Гейдельбергского университета профессор Масталерц разработал новый тип кристаллического материала, который может высокоселективно адсорбировать полифторированные углеводороды, связывая их со своей внутренней поверхностью. Пористые кристаллы основаны на формоустойчивых органических каркасных соединениях, которые несут фторсодержащие боковые цепи на соединенных между собой распорках. Эти боковые цепи реагируют по принципу «подобное притягивает подобное» посредством фтор-фторных взаимодействий с молекулами ПФУ, обеспечивая их отложение на внутренней поверхности материала.
В своих экспериментах исследователи из Гейдельберга доказали, что разработанные ими кристаллы связывают некоторые фторсодержащие газы, такие как октафторпропан или октафторциклобутан, примерно в 1500–4000 раз прочнее, чем диазот, основной компонент воздуха. По словам профессора Масталерца, эти числа представляют собой чрезвычайно высокую селективность связывания таких ПФУ.
В настоящее время профессор Масталерц и его команда работают над дальнейшим повышением селективности кристаллов и переносом процесса на другие фторсодержащие газы, например те, которые используются в медицинской анестезии. «Я вижу огромный потенциал для развития в этой области», — говорит исследователь. Он надеется, что адсорбент можно будет использовать для извлечения полифторированных углеводородов на месте их использования.
Результаты исследования опубликованы в Advanced Materials.
