财政部氧捕捉复合材料及辅助分子举行了能源应用潜力

金属 - 有机骨架(MOF)是低成本的材料,其能够从空气中分离和其他组合气流的气体。欧洲杯足球竞彩当谈到中分离氧气,这些材料完全失败。欧洲杯足球竞彩要解决这个问题,研究人员已经开发出一种MOF复合材料和辅助分子,其中与其他类型的简单和成本效益的方式气体的两个协同工作,隔绝氧气。

在被称为MIL-101的金属有机框架的孔隙中挤压含铁的二茂铁(不是按比例),可以让二茂铁的铁从空气中截取氧气。(来源:太平洋西北国家实验室)

这项研究可能是在许多工业过程,如有用的;生产和使用纯氧用于燃料电池,开发氧传感器,消除在食品包装中的氧等的发现已发表在先进材料。欧洲杯足球竞彩

除了氧气,新方法还可以通过替换辅助分子来与其他气体一起使用。目前,该行业使用一种称为低温蒸馏的标准流程来从其他气体中分离氧气。然而,这个过程相当昂贵,需要大量的能量来冷却气体。它也不能用于特殊应用,如传感器,或用于去除食品包装中的微量氧气。无论它是可重复使用的还是便宜的,都很容易准备和利用一个高效的氧气分离器。在MOF材料中发现了大量的气孔,这些气孔能够吸收气体,就像海绵吸水欧洲杯足球竞彩一样。MOFs可能用于轻量化除湿机和核燃料分离。

尽管无数的MOF只提供少数可占用分子氧,和这些可行的MOF与氧发生化学反应,形成氧化物,这使得该材料不实际和不适合使用。

当我们第一次使用MOFs进行氧分离时,我们只能使用MOFs几次。我们想也许有更好的办法。

Praveen Thallapally,能欧洲杯足球竞彩源部太平洋西北国家实验室的材料科学家

PNNL.Thallapally和他的团队采用一种新的方法,涉及使用辅助分子介导氧的分离。虽然这样的分子将被吸引到MOF,将它在化学上它不感兴趣,而是会与氧反应以将其与其它气体分离。

MIL-101,MOF材料,被选择用于该实验,因为它具有高的表面面积,并且缺乏反应性。高表面积使得MIL-101材料强而有力的海绵,MIL-101显示出一茶匙的等效表面积为足球场。这种高表面积归因于财政部,其中反应的MOF工作他们最好的毛孔。在实验室中与氧反应的MOF应当谨慎处理,然而MIL-101保持在稳定的打开大气压,以及在环境温度条件下。一个低成本,使用二茂铁称为含铁分子作为辅助分子。

二茂铁和MIL-101合并在一起,并加热以产生复合物。进行初步测试,其透露,MIL-101不仅占据了超过其在二茂铁的重量,但它也同时失去了表面积。这表明,二茂铁MOF的,他们需要吸收氧气毛孔内发生的空间。在此之后的气体被允许通过黑色复合材料,该材料捕集显著量的氧气,但实际上没有二氧化碳,氩气或,添加的氮的气体通过。不论气体是否单独或作为混合穿过,该材料以这种方式表现。这表明,复合材料可从其它气体中分离氧。

进一步的测试表明,当二茂铁被加热时,它会以微小的纳米团簇的形式在孔隙中分解。结果,铁可以和氧气反应。

这个反应在MOF的孔隙中产生了一种稳定的矿物——磁赤铁矿。这种矿物可以从财政部提取,这样就可以重复使用了。在复合材料上获得的新结果表明,在辅助分子的帮助下,MOFs可能用于净化氧气。研究人员正计划进行更多的研究,以研究辅助分子和MOFs的其他组合。

除了PNNL的科学家,分析仪器,在科学办公室的两个版本的用户设备使用由参与的科学家,先进光子源在阿贡国家实验室PNNL的环境分子科学实验室,以及阿姆斯特丹大学。欧洲杯线上买球

科学的能源办公室署资助了这项研究。欧洲杯线上买球

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