Phương thức mới bẫy các khí nguy hiểm

Thứ hai, 19/12/2016 - 16:17

(Dân trí) - Một nhóm các nhà nghiên cứu tại Trường Đại học Texas đã đưa ra một phương pháp mới để bẫy các loại khí nguy hại trong các vi cấu trúc hữu cơ - kim loại.

Khung hữu cơ kim loại này hay MOF được cấu thành từ nhiều khối khác nhau bao gồm các lõi ion kim loại và các phân tử liên kết hữu cơ. Chúng kết hợp với nhau tạo thành cấu trúc tổ ong để bẫy khí trong mỗi hốc.

Tiến sĩ Kui Tân, một nhà khoa học nghiên cứu tại Đại học Texas ở Dallas, gần đây đã công bố một nghiên cứu trên tạp chí Nature Communications giải thích một quy trình do ông phát hiện ra có khả năng bẫy khí thải độc hại trong các cấu trúc nhỏ được gọi là MOFs

Các vi cấu trúc nano cũng có khả năng thu nhiều loại khí thải từ những nơi rộng lớn như các nhà máy đốt than và nhỏ như trong ô tô và xe tải. Tuy nhiên, một số phân tử được hấp phụ quá yếu nên khó ở lại trong khung MOF. Sự hấp phụ mô tả cách một lớp phân tử rất mỏng (như chất khí, chất hòa tan hoặc chất lỏng) có thể bám vào các bề mặt của vật thể rắn hoặc chất lỏng.

Từ đó, nhóm nghiên cứu đã tạo ra một loại phân tử có thể bịt kín mặt ngoài của mỗi tinh thể MOF theo cách tương tự như ong bít kín tổ của chúng bằng sáp để mật ong không tràn ra ngoài. Trong trường hợp này, hơi của phân tử ethylenediamine hay EDA đã tạo ra đơn lớp phủ rất hiệu quả trên khung MOF và thu các khí như CO₂, SO₂ và NO vào bên trong. Đơn lớp này dày chưa đến 1 nanomet hoặc bằng gần một nửa kích thước của một sợi ADN đơn.

Để định lượng khí mắc kẹt trong các cấu trúc MOF được bịt bằng hơi EDA, nhóm nghiên cứu đã sử dụng quang phổ hồng ngoại tại chỗ, kiểm tra hiệu quả của “nút” phân tử trong việc bẫy các khí hấp phụ yếu.

Sự hiện diện của các phân tử khí hấp phụ bên trong khung MOF đã hiển thị dưới dạng các đỉnh ngược trên màn hình máy tính gần đó, cho thấy hơi của phân tử EDA lưu giữ hiệu quả khí nhà kính CO₂ trong một ngày.

Theo TS. Kui Tan, phát hiện này có các ứng dụng tiềm năng như lưu trữ và giải phóng hydro hoặc khí thiên nhiên để cung cấp cho ô tô hoặc ứng dụng trong ngành công nghiệp, trong đó các khung có thể bẫy và tách các khí nguy hiểm để chúng không thải vào khí quyển.

Ngoài ra, các nhà khoa học còn phát hiện ra rằng việc tiếp xúc ít với hơi nước sẽ phá vỡ đơn lớp, thâm nhập vào khung MOF và giải phóng toàn bộ hơi bị mặc kẹt ở nhiệt độ phòng. Tính chọn lọc này của màng EDA mở ra các lựa chọn quản lý phát thải khí theo hướng mới.

N.P.D-NASATI (Theo Phys)