новости бизнеса
компании и предприятия
нефтехимические компании
продукция / логистика
торговый центр
ChemIndex
новости науки
работа для химиков
химические выставки
лабораторное оборудование
химические реактивы
расширенный поиск
каталог ресурсов
электронный справочник
авторефераты
форум химиков
подписка / опросы
проекты / о нас


контакты
поиск
   

Новости химической науки > Разделение газов за счет нанопор в графене


15.5.2012
средняя оценка статьи - 5 (1 оценок) Подписаться на RSS

Международная группа исследователей из США, Новой Зеландии и Германии разработали способ применения крошечных пор в структуре графена для разделения различных изотопов гелия.

Исследователи рассчитали, что создание пор определенного размера может изменить проницаемость графена, позволяя нуклиду 3He проникать через мембрану, в то время как более тяжелый нуклид 4He не сможет пройти через мембрану. Разработанный подход в перспективе может оказаться полезным, как для получения 3He для его исследования, а также – для разделения и других газов, как для исследовательских целей, так и для промышленного применения.

Нуклид 3He присутствует в атмосфере Земли, при этом на десять миллионов атомов 4He приходится 14 атомов 3He. Еще одно место локализации 3He – мантия Земли, в которой присутствуют атомы 3He, образовавшиеся еще во время первичного нуклеосинтеза – в ходе Большого Горячего Взрыва.

Нуклид 3He находит применение при исследовании термоядерных процессов и в низкотемпературной химии, при этом большая часть 3He, доступная для ученых и промышленности, получается за счет β-распада трития, и этот источник не может обеспечить потребности в 3He, из-за чего исследователям необходимо разрабатывать методы сбора 3He из доступных в природе источников.

С помощью методов квантовой химии исследователи установили, что удаление циклов из идеального листа графена должно увеличивать проницаемость материала. Тем не менее, такой подход регулирования проницаемости не была достаточна для того, чтобы лист графена позволял туннелировать атомам 3He, останавливая 4He. Функционализация нанопор атомами азота позволила исследователям осуществить тонкую настройку значения барьера туннелирования, что в обозримом будущем позволит создать практическую систему эффективного разделения двух изотопов гелия в промышленных масштабах [1,2].



Функционализация нанопор графена азотом позволяет селективно выделять 3He из смеси изотопов гелия. (Рисунок из J. Phys. Chem. C, 2012, DOI: 10.1021/jp302498d)

Помимо перспективного подхода, позволяющего освоить новые источники 3He, разработанный подход позволить применять графен для разделения и других газов. Руководитель проекта Петер Швердтфегер (Peter Schwerdtfeger) отмечает, что графен представляет собой относительно инертный материал, в котором могут быть проделаны наноотверстия заданного размера, а 3He и 4He в качестве объектов исследования были выбраны только для того, чтобы определить, можно ли использовать эффекты квантово-механического туннелирования для разделения изотопной смеси.

Де-ен Цзянь (De-en Jiang), ранее работавший совместно с Швердтфегером и проводивший первое моделирование разделения смеси газов с помощью графена [3], высоко оценивает прогресс в работе, которую он начинал, заявляя, однако, что теперь было бы интересно получить экспериментальное подтверждение теоретическим прогнозам. По его словам, несколько исследовательских групп в настоящее время пытается разделять смеси разов с помощью нанопор в графене.

Однако для практического разделения изотопов гелия и других газов еще необходимо преодолеть ряд технических сложностей. Например, достаточно сложно получать листы графена большой площади, также процесс необходимо проводить при низких температурах порядка 10 К.

Источники: [1] J. Phys. Chem. C, 2012, DOI: 10.1021/jp302498d; [2] J. Phys. Chem. Lett., 2012, 3, 209 (DOI: 10.1021/jz201504k) [3] Nano. Lett., 2009, 9, 4019 (DOI: 10.1021/nl9021946)

метки статьи: #квантовая химия, #нанотехнологии, #физическая химия, #химия поверхности

оценить статью: 12345
Перепечатка статьи разрешается при условии размещения активной гиперссылки на ChemPort.Ru
Комментарии к статье:
Ваше имя
Ваш e-mail, чтобы следить за обсуждением
   
Комментарий

Символ пятого P-элемента в табл. Менделеева
(латиницей, одной заглавной буквой):
   
 


Вы читаете текст статьи "Разделение газов за счет нанопор в графене"
Перепечатка статьи разрешается при условии размещения активной гиперссылки на ChemPort.Ru

Все новости



Новости компаний

Все новости


© ChemPort.Ru, MMII-MMXX
Контактная информация