Новый материал показал рекордную площадь поверхности

Распределение пор по радиусу – не менее важная характеристика, чем удельная площадь поверхности. На графике по вертикальной оси отложена площадь поверхности, м2/г, по горизонтальной – диаметр пор, нм. Справа показана структура вещества: разноцветные поры соответствуют по размеру кластерам (иллюстрация JACS).

Химики из университета Мичигана (University of Michigan) разработали новый нанопористый материал UMCM-2, удельная площадь поверхности которого превышает все известные значения для других составов.

Более пяти тысяч квадратных метров в одном грамме – таков новый рекорд.

«Площадь поверхности вещества определяет его свойства. Этот параметр особенно важен для катализаторов, соединений, используемых в очистке воды и углеводородов», — рассказывает в пресс-релизе университета Адам Мацгер (Adam Matzger).

Однако прежде чем рассказывать о новом материале, вспомним историю получения веществ с большой площадью поверхности.

Долгое время максимальное из достигнутых значений не превышало трёх тысяч квадратных метров на грамм. В 2004 году учёные из университета Мичигана рассказали миру о материале, обозначенном ими как MOF-177. Он принадлежал к новому классу веществ, которому дали название металлоорганические каркасные структуры (metal-organic framework).

MOF-177 состоит из связанных между собой ионов металлов и органических соединений, образующих двух- или трёхмерные структуры. Всего один грамм вещества обладает поверхностью, сравнимой с площадью футбольного поля.

В 2007 году другой научной группой была преодолена планка в 4500 «квадратов» на грамм.

Определение площади поверхности пористого материала проводили по методу Брунауэра – Эммета –Теллера (ВЭТ), основанному на измерении физической адсорбции азота при разных давлениях (иллюстрация JACS).

Теперь химикам удалось получить материал с ещё более впечатляющими параметрами.

С помощью метода координационной сополимеризации (coordination copolymerization) они создали вещество UMCM-2 (расшифровывается как University of Michigan Crystalline Material-2), площадь поверхности которого оценивается в 5200 квадратных метров на грамм.

Нетрудно догадаться, что раз есть UMCM-2, значит, был и UMCM-1. Предыдущий вариант от новой разработки отличается тем, что состоит из шести микропористых элементов, которые окружали центральный шестигранный канал. Немного изменив состав исходных ингредиентов, химики получили смешанные элементы разной формы (и, соответственно, поры различных радиусов), центрального канала не было.

«Новая структура немного необычная, но хорошо демонстрирует возможности метода координационной сополимеризации, который в будущем, возможно, „откроет“ ещё не один новый материал», — говорит Мацгер.

В первую очередь группа Адама протестировала UMCM-2 на способность поглощать и хранить водород.

Исследователи считали, что рекордная площадь поверхности пористого материала обеспечит хорошее поглощение водорода. Но оказалось, что, несмотря на впечатляющие характеристики, способность к поглощению газа у UMCM-2 примерно такая же, как и у других веществ этой группы материалов.

«На примере UMCM-2 мы показали, что кроме большой площади поверхности есть ещё несколько факторов, влияющих на способность материала хранить водород», — подводит итог Мацгер в статье, опубликованной в журнале Американского химического общества (JACS).

В любом случае полученные данные помогут определить, в какую сторону двигаться в будущем, уверены учёные.

Узнайте также о возможности хранения водорода в фуллеренах, инкрустированных атомами лития, и в стеклянных сферах с палладием.



Открыты материалы рекордной твёрдости

13 февраля 2009

Новый сплав перевернёт представление о холодильниках

13 февраля 2009

Создан сверхстойкий к дорожным реагентам бетон

11 февраля 2009

Британцы синтезировали уникальный углеродный материал

3 февраля 2009

Американские физики создали лунные кирпичи

26 января 2009