Neitralizējoši fluorogļūdeņraži

Fluorogļūdeņraži — izplatītas ķīmiskas vielas, kurās ogleklis ir saistīts ar fluoru — ir spēcīgas siltumnīcefekta gāzes, un daži veido toksiskus savienojumus, kas var uzkrāties vidē. Bet fluorogļūdeņražu neitralizēšanai ir nepieciešams process, kura augstā temperatūra palielina izmaksas, ierobežojot tā izmantošanu. Brandeis universitātes pētnieki ziņo Zinātne šodien viņi ir atraduši katalizatoru, kas istabas temperatūrā sarauj oglekļa-fluora saiti, solot vieglāk un efektīvāk atbrīvoties no nepatīkamiem piesārņotājiem.

Sadalīts: Brandeisas universitātes pētnieki izmantoja silija-karborāna katalizatoru, lai istabas temperatūrā pārtrauktu oglekļa-fluora saites. Tas sola atvieglot un efektīvāk atbrīvoties no piesārņotājiem.

Fluora-oglekļa saites stiprība padara fluorogļūdeņražus vērtīgus ķīmiski izturīgos un izturīgos materiālos, piemēram, traipu repelentos, nepiedegošos virtuves traukos un dzesēšanas šķidrumos. Bet tas arī izskaidro, kāpēc no tiem ir tik grūti atbrīvoties. Viens fluorogļūdeņražu veids, ozonu noārdošie hlorfluorogļūdeņraži (CFC), tagad ir plaši aizliegti saskaņā ar Monreālas protokolu, taču arī divi citi galvenie veidi rada vides problēmas.

Viens no tiem tagad tiek izmantots CFC vietā kā dzesēšanas šķidrums ledusskapjos un gaisa kondicionēšanas iekārtās. Ja šādi aukstumnesēji nokļūst vidē, tie darbojas kā siltumnīcefekta gāzes, kas ir tūkstoš reižu spēcīgākas par oglekļa dioksīdu.

Cits fluorogļūdeņraža veids tiek izmantots daudzos medicīnas lietojumos, tostarp mākslīgās asinis. Tā arī ir spēcīga siltumnīcefekta gāze un nonāk atmosfērā kā alumīnija rūpniecības blakusprodukts. Bet dažas tā sugas ir arī toksiskas un uzkrājas barības ķēdē, iespējams, palielina vēža, iedzimtu defektu un citu veselības problēmu risku.

Brandeis's Oļegs Ozerovs , strāvas vadošais pētnieks Zinātne Pētījumā tika atrasts veids, kā uzlauzt oglekļa-fluora saiti, izmantojot silīcija bāzes katalizatoru, kas pats sevi pārstrādā, lai tas atkal un atkal varētu izraisīt sabrukšanas reakciju.

Pamatideja ir tāda, ka mēs izmantojam trīs lietas: fluorogļūdeņradi, ūdeņraža avotu uz silīcija bāzes, un katalizatoru, kas ir starpnieks starp tiem, lai aizstātu fluorogļūdeņraža fluoru ar ūdeņradi, saka Ozerovs. Katalizatora aktīvā daļa ir pozitīvi lādēts silīcija savienojums, kas ierosina reakciju, izraujot fluoru no fluoroglekļa saites.

Fluora izņemšana, skaidro Ozerovs, liek bijušajam fluorogļūdeņradim izvilkt ūdeņraža molekulu no silīcija bāzes materiāla. Savukārt ūdeņraža zaudēšana pārveido materiālu uz silīcija bāzes par citu katalizatora piemēru, tāpēc reakcija var turpināties.

Lai sākotnējais katalizators darbotos, Ozerovam un viņa kolēģim Kristosam Duvrisam tas bija jāstabilizē, sadarbojoties ar ļoti nereaktīvu, negatīvi lādētu jonu, kas pēc iespējas mazāk traucētu mērķa reakcijai.

Reakcijas galaproduktiem, ogļūdeņražiem un fluorsilāniem, nav siltumnīcefekta gāzu īpašību, un tos ir vieglāk atbrīvoties nekā fluorogļūdeņražus.

Ozerovs un Douvris izmēģināja savu katalītisko metodi uz trim fluoroglekļa testa substrātiem. Katrā gadījumā viņi varēja panākt, lai gandrīz viss materiāls reaģētu; vienam substrātam bija nepieciešamas tikai sešas stundas, lai pilnībā sadalītos tikai 25 °C temperatūrā.

Robins Perucs , katalizatora eksperts Jorkas Universitātē, Apvienotajā Karalistē, saka, ka Ozerova un Duvrisa metode ir iespaidīgs atklājums. Ir patiešām svarīgi pārvērst problemātiskos fluorogļūdeņražus par kaut ko diezgan nekaitīgu, un šobrīd to var izdarīt tikai ar ļoti augstas temperatūras ķīmiju. Šie puiši ir teikuši, ka mēs varam izdarīt ļoti daudz tikai istabas temperatūrā, un tas ir liels solis ceļā uz to, lai atbrīvotos no nevēlamiem fluorogļūdeņražiem.

Tomēr, pirms katalizatoru varētu izmantot fluorogļūdeņražu attīrīšanai lielā mērogā, ir jāatrisina dažas problēmas. Sākumā silīcija bāzes reaģentiem būtu jāatrod lētāki avoti, saka Ozerovs.

Veronike Garnija, fluorēto ķīmisko vielu grupu direktore Eiropas Ķīmiskās rūpniecības padome , saka, ka pat tad katalizatora tehnikai varētu būt grūti pārspēt iedibinātās metodes. Ozerovs atzīst, ka fluorosilāniem ir zināma toksicitāte, lai gan viņš saka, ka tos var viegli apstrādāt tālāk. Bet, pēc Garnija teiktā, esošās metodes ir vienkāršākas, tām ir pilnīgi netoksiski galaprodukti un tās labi darbojas ar ļoti piesārņotiem izejmateriāliem, kas Ozerova procesam vēl jāparāda.

Garnijs saskata lielāku katalizatora metodes potenciālu, lai uzbruktu cietajiem un šķidrajiem fluorogļūdeņražiem, kas piesārņo zemi un ūdeni. Tomēr Perucs norāda, ka šos piesārņotājus bieži ir īpaši grūti sadalīt, jo tie ir īpaši bagāti ar spēcīgām fluora-oglekļa saitēm. Ozerovs un Douvris vēl nav pārbaudījuši savu metodi pret tik nepaklausīgiem fluorogļūdeņražiem.

Perutz saka, ka tehnikai vēl ir diezgan tāls ceļš ejams, pirms to var plaši izmantot. Bet tas noteikti ir ļoti daudzsološs solis ar lielu potenciālu.

paslēpties