ОРГАНИЧЕСКИМ ЦЕОЛИТАМ – БЫТЬ!

ОРГАНИЧЕСКИМ ЦЕОЛИТАМ – БЫТЬ!

Юсхань Ян (Yushan Yan) из Университета Делавара известен благодаря своему применению наноматериалов для решения проблем для создания новых энергетических систем, способов защиты окружающей среды и электронных устройств нового типа.

Прежние работы Яна были посвящены применению цеолитов, пористых неорганических материалов с предопределенной кристаллической структурой. Цеолиты отличаются столь регулярной структурой, что их поры позволяют разделять молекулы, размеры которых различаются долями ангстрема – это обстоятельство делает цеолиты полезными материалами для химической и нефтехимической промышленности, в которых они используются как молекулярные сита для каталитических процессов и/или процессов разделения.

Как отмечает Ян, у исследователей давно была мечта создания органических цеолитов. По его словам, создание таких материалов позволяло бы добиться более эффективного разделения и более активного катализа, открывая двери для приложений, которые ранее казались невозможными. И вот, в группе Яна были получены первые органические цеолиты.

Традиционно цеолиты представляют собой близкие по составу и свойствам неорганические вещества, водные алюмосиликаты кальция и натрия из подкласса каркасных силикатов. В последние годы Ян сфокусировался над решением задачи комбинирования «классических» цеолитов с органическими полимерами.

Основная проблема, связанная с созданием органических цеолитов, заключается в аморфности органических полимеров, для которых, как правило, нехарактерна кристаллическая структура. Ян поясняет, что конверсия полимеров в кристаллический материал осложняется тем, что для такой конверсии необходимо применять обратимые реакции.

Применение смешанного растворителя, обеспечивающего умеренную растворимость исходных веществ, позволило понизить реакционную способность реагентов и провести реакцию в равновесном режиме, который обеспечивал селективность образования цеолитоподобной структуры с органическими линкерами.

В результате всех операций был получен высокопористый кристаллический материал с большой внутренней поверхностью (2346 квадратных метра на грамм материала) и исключительной термической стабильностью (530°C).

Ян подчеркивает, что новая методика и полученные с помощью этой методики материалы могут уже сейчас применяться в каталитических процессах, а также для разделения химических веществ. Он предполагает, что органические цеолитоподобные материалы могут оказаться полезными для создания мембран, в том числе и для создания новых топливных ячеек и аккумуляторов.

Источнки: Nature Communications, 2014; 5 DOI: 10.1038/ncomms5503