Информация о материале

Опубликовано: 07 августа 2020

Исследователи из Института неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН создали целое семейство металл-органических каркасных структур, которые способны сорбировать этан из газовой смеси лучше, чем этилен. Открытие, которое найдет применение в крупнотоннажном химическом производстве, опубликовано в престижном химическом журнале Angewandte Chemie International Edition.

MENDELEEV.INFO, 07.08.2020

INDICATOR.RU, 08.08.2020

«Этилен — самое производимое органическое соединение в мире; мировое производство этилена составляет более 150 миллионов тонн в год и продолжает расти. Этилен получают крекингом углеводородов. При этом получается смесь продуктов, которые необходимо разделить. Наиболее сложным является отделение этилена от этана, так как эти вещества обладают близкими физическими свойствами. В нефтеперерабатывающей промышленности используют криогенную дистилляцию для разделения этилена и этана. Однако, этот процесс является дорогостоящим и требует больших затрат энергии, так как проводится при высоком давлении и низкой температуре», — говорит руководитель исследовательской группы, главный научный сотрудник ИНХ СО РАН, член-корреспондент РАН Владимир Федин.

Было бы заманчиво сорбировать примесь этана из газовой смеси, однако существующие сорбенты лучше поглощают этилен, чем этан – что обусловлено наличием двойной связи в молекуле этилена.

Новосибирские химики решили обратиться к достаточно новому классу соединений, который активно разрабатывается во всем мире: металл-органическим каркасным структурам. Что это такое? Металл-органические каркасные структуры (MOF, metal–organic framework) — это пористые кристаллические материалы, в которых ионы металла связаны между собой органическими молекулами (лигандами) в трехмерную структуру. Внутри таких каркасных структур образуются достаточно крупные поры от 0,1 до 10 нм, в которые могут попадать различные молекулы. MOF характеризуются высокой пористостью, открытыми наружу внутренними каналами и большой площадью внутренней поверхностью. Меняя металлы и лиганды, можно изменять размер и форму пор для тонкой настройки свойств материала.

Авторы работы синтезировали семейство мезопористых MOF (такими называют структуры с порами диаметром более двух нанометров; количество известных подобных структур гораздо меньше, чем количество микропористых MOF) на основе ионов цинка. Лигандами в опубликованных пяти структурах выступили изофталат, депротонированные двухатомные спирты и 1,4-диазобицикло[2.2.2]октан. Структура этих соединений построена из двенадцатиядерных строительных блоков. Серия из пяти изоструктурных соединений получила название NIIC-20 (аббревиатура названия Института на английском языке).

Оказалось, что NIIC-20 обладают очень высокой способностью к сорбции веществ из газовой смеси и вдобавок – рекордной избирательной сорбцией этана по сравнению с этиленом. Из всех пяти структур самые лучшие показатели получены для структуры NIIC-20-Bu, в которой в качестве диольного лиганда применялся 1,2-бутандиол.

Авторы работы надеются, что их соединения найдут свое применение в крупнотоннажной химической промышленности. Работа поддержана грантом РФФИ (проект № 18-19-04001) и грантом РНФ (проект № 19-73-20087).

Fedin, V. P., Lysova, A. A., Samsonenko, D. G., Kovalenko, K. A., Dybtsev, D. N., & Nizovtsev, A. S. (2020). A Series of Mesoporous Metal‐Organic Frameworks with Tunable Windows Sizes and Exceptionally High Ethane over Ethylene Adsorption Selectivity. Angewandte Chemie International Edition. doi:10.1002/anie.202008132 

Информация о материале

Опубликовано: 06 августа 2020

В журнале Applied Surface Science (ИФ 6,182) опубликована статья с участием сотрудников Института Трубиной С.В. и Эренбурга С.Б.

„Diffusion in GaN/AlN superlattices: DFT and EXAFS study“, Aleksandrov I.A., Malin T.V., Zhuravlev K.S., Trubina S.V., Erenburg S.B., Pecz B., Lebiadok Y.V. // Appl. Surf. Sci. 2020, 515, P. 146001. DOI: 10.1016/j.apsusc.2020.146001 Посмотреть статью 

(а) Структура со сверхрешеткой GaN/AlN; (б) переход атома Ga на вакансию Al в AlN; (в) EXAS спектр в области Ga K края поглощения образца со сверхрешеткой; (г) схема измерения спектра поглощения в режиме флуоресценции.

Подробнее...

Информация о материале

Опубликовано: 05 августа 2020

В журнале Journal of Materials Chemistry C (ИФ 7.059) опубликована статья с участием сотрудников Института Романенко А.И. и Яковлевой Г.Е.

„Simultaneous enhancement of thermoelectric and mechanical performance for SnTe by nano SiC compositing“, Teng Wang, Hongchao Wang, Wenbin Su, Jinze Zhai, Galina Yakovleva, Xue Wang, Tingting Chen, Anatoly Romanenko, Chunlei Wang. // Journal of Materials Chemistry C, 2020, 8, 7393-7400. DOI: 10.1039/d0tc00572j  Посмотреть статью 

Подробнее...

Информация о материале

Опубликовано: 24 июля 2020

В разы удешевит производство пластмасс, ощутимо снизит нагрузку на экологию - так описывают потенциал своей новой разработки химики Академгородка. Речь идёт об особых соединениях для нефтеперерабатывающей промышленности. Результаты исследований опубликовал на днях один из ведущих международных журналов в области химии. Поддержку оказывает и Российский научный фонд.

 

Телеканал Россия 1 Новосибирск, 23.07.2020

 

 

Несложные реакции плюс творческий подход химиков. В результате ─ особое соединение, способное в корне изменить технологию производства пластмассы. Один из основных компонентов многих видов синтетики ─ циклогексан. Его ежегодно выпускают миллионы тонн в мире. Особенность производства такова, что от него нужно отделить опасный канцероген бензол. Разделение ─ дорогая и энергозатратная технология.

─ В современных развитых экономиках третья часть энергии тратится в промышленности. Половина этой трети идёт для процесса разделения, ─ поясняет член-корреспондент РАН, главный научный сотрудник Института неорганической химии СО РАН Владимир Федин. ─ Если будут созданы принципиально новые технологии очистки и разделения веществ, то мы сэкономим огромное количество энергии.

Удешевить производство синтетики учёные предлагают с помощью металлорганических каркасов. Это вещество как конструктор химики собирают из блоков, комбинируют друг с другом, добиваясь нужного эффекта.

Металлорганические каркасы на основе терефталевой кислоты выглядят как порошок. Но при многократном увеличении на специально напечатанной 3D-модели отчётливо видна объёмная каркасная структура.

Каркас работает как сито: фильтрует циклогексан. При этом нагревать вещество, как этого требуют традиционные технологии, нет необходимости. Условия, как говорят учёные, мягкие.

Научный сотрудник Института неорганической химии СО РАН, кандидат химических наук Александр Сапьяник рассказывает: в первую очередь ─ это комнатная температура. Дополнительных затрат энергии не требуется. Это не только дешевле, но и технологичнее.

Исследование ─ фундаментальное. Для производства нужен инвестор. Владимир Федин считает, что разработками могут заинтересоваться предприятия, связанные с нефтепереработкой, производством пластмасс, синтетических нитей и других.

Потенциал разработки не исчерпывается лишь одной задачей. Разделять подобным образом в перспективе можно различные химические смеси, на производство которых ежегодно тратятся миллионы долларов. Нынешнее достижение учёных ─ задел для дальнейших исследований.