Российские ученые создают материалы для сверхбыстрого поглощения CO?

Российские исследователи из ФИЦ «Институт катализа СО РАН» разрабатывают новые материалы для поглощения углекислого газа. Они состоят из силикагеля и ионной жидкости на основе соли аминокислоты глицина — глицината. Исследователи подобрали такие условия синтеза, при которых материал быстро поглощает CO? и обеспечивает стопроцентную конверсию.

«Мы применяем ионные жидкости с аминокислотным анионом, аминогруппа в составе которого — активный центр сорбции СО2, и она напрямую взаимодействует с углекислым газом. Но эти жидкости имеют очень высокую вязкость, из-за чего скорость сорбции в массивном состоянии низкая. Чтобы ускорить процесс, нужно увеличить дисперсность активного компонента — для этого его наносят на носители с развитой пористой структурой, в нашем случае, на силикагели. Благодаря этому процесс заметно ускоряется», — поясняет младший научный сотрудник Отдела нетрадиционных каталитических процессов ИК СО РАН Андрей Шешковас.

Реакция поглощения CO? проходит в две стадии. Сначала углекислый газ соединяется с аминогруппой, образуя карбаминовую кислоту. Затем происходит обмен протона с другим анионом ионной жидкости, в результате чего образуется карбамат. Эти соединения безопасны и встречаются в природе.

Ученые также исследовали влияние на скорость процесса так называемой микровязкости — сопротивления движения молекул внутри материала. Для этого они применили метод дейтериевого ядерного магнитного резонанса, который позволяет напрямую наблюдать поведение молекул в порах носителя. Оказалось, что нанесение ионных жидкостей на силикагель снижает энергетический барьер для движения молекул и уменьшает микровязкость, что дополнительно ускоряет поглощение CO?.

По данным исследователей, скорость работы одного и того же материала с пористым носителем и без него может отличаться в тысячу раз. При этом регенерация новых материалов требует примерно в полтора раза меньше энергии, чем у традиционных водно-аминовых растворов, широко используемых в промышленности.

В дальнейшем команда планирует менять состав и свойства этих материалов, чтобы еще больше повысить их способность поглощать углекислый газ.

Материал доступен на сайте «Глобальной энергии»