Вчені розробили новий матеріал, здатний вловлювати шкідливий хімікат бензол із забрудненого повітря, пропонуючи потенційне рішення для боротьби із серйозним ризиком для здоров'я та навколишнього середовища.
Дослідження, проведене вченими з Манчестерського університету, показало, що матеріал, відомий як металоорганічний каркас (MOF) - ультрапористий матеріал - може бути модифікований для уловлювання та фільтрації значно більшої кількості бензолу з атмосфери, ніж матеріали, що використовуються в цей час.
Бензол в основному використовується як промисловий розчинник і у виробництві різних хімікатів, пластмас і синтетичних волокон, але також може викидатися в атмосферу через автозаправні станції, вихлопні гази та сигаретний дим. Попри широке застосування, бензол класифікується як канцероген для людини, і його вплив може призвести до серйозних наслідків для здоров'я, що робить необхідним ретельне управління та регулювання.
Дослідження, опубліковане у журналі Nature Materials, може призвести до значного покращення якості повітря як у приміщеннях, так і на відкритому повітрі.
«Видалення бензолу в низьких концентраціях було давньою проблемою, особливо в реальних умовах. Сучасні методи, такі як окислення або біологічна обробка, часто є неефективними та можуть виробляти небезпечні побічні продукти. Це дослідження розв'язує обидві ці проблеми і є важливим кроком уперед у вирішенні однієї з найпоширеніших проблем зі здоров'ям та довкіллям».
Провідний дослідник Мартін Шредер, професор хімії в Університеті Манчестера
MOF – це передові матеріали, які поєднують металеві центри та органічні молекули для створення пористих структур. Вони мають високорегульовану внутрішню структуру, що робить їх особливо перспективними для фільтрації шкідливих газів із повітря.
Дослідники модифікували структуру MOF, відому як MIL-125, включивши окремі атоми різних елементів, включаючи цинк, залізо, кобальт, нікель і мідь, щоб перевірити, який з них найефективніше захоплюватиме бензол.
Вони виявили, що додавання одного атома цинку до структури значно підвищило ефективність матеріалу, дозволяючи йому захоплювати бензол навіть при наднизьких концентраціях, що вимірюються в частинах на мільйон (ppm), значне поліпшення порівняно з поточними матеріалами.
Новий матеріал, тепер відомий як MIL-125-Zn, демонструє поглинання бензолу в розмірі 7,63 ммоль на грам матеріалу, що значно вище, ніж у раніше зареєстрованих матеріалів.
Він також дуже стабільний навіть при дії вологи, зберігаючи свою здатність фільтрувати бензол протягом тривалого часу без втрати ефективності. Випробування показують, що він може видаляти бензол з повітря навіть у вологих умовах.
«Цей прорив ілюструє силу модифікацій на атомному рівні у матеріалознавстві. Хоча наші поточні дослідження зосереджені на бензолі, наша конструкція та методологія відчиняють двері для адаптації щодо захоплення широкого спектра забруднювачів повітря.
Дослідження надає новий підхід до вивчення того, як ці матеріали взаємодіють із газами, допомагаючи розробляти ефективніші рішення для екологічних та промислових проблем».
Керівник дослідження Сіхай Ян, професор хімії в Університеті Манчестера
У міру просування досліджень команда буде прагнути до співпраці з галузевими партнерами для розробки цього та пов'язаних з ним нових матеріалів з можливістю їх інтеграції в готові пристрої, такі як системи очищення повітря в будинках, на робочих місцях та в промислових умовах.
