Текст уведомления здесь

Наноалмазы заставили задешево добывать азот

Скорее всего, они работают как катализатор, активируя инертные молекулы данного газа.
Добавить в закладки
Комментарии

Ученые из МГУ им. М.В. Ломоносова совместно с коллегами из Великобритании предложили способ захвата атмосферного азота с помощью водных растворов наноалмазов. Результаты исследования опубликованы в New Journal of Chemistry.

Азот и его соединения применяются во многих областях человеческой деятельности — от сельского хозяйства до получения ракетного топлива. Поэтому запасы доступных азотных ископаемых постепенно начинают истощаться. В атмосфере азота до сих пор очень много — примерно 3,87·1015 т, но «добыть» его оттуда непросто: молекула N2 очень прочная и с большим трудом вступает в химические реакции. Для захвата атмосферного азота используют метод Хабера — Боша, реакцию с водородом при высокой температуре и давлении, в результате которой образуется аммиак. Это очень энергоемкий процесс: суммарно на него тратится около двух процентов всей потребляемой человечеством энергии. Поэтому ученые продолжают искать более энергетически «дешевые» способы фиксации азота.

Российские и британские химики предложили захватывать азот с помощью наноалмазов. Они готовили очень разбавленные водные растворы наноалмазов и пропускали через них поток воздуха или чистого азота, затем высушивали образцы и проверяли их на содержание азота с помощью элементного анализа.

Во всех случаях количество азота в наноалмазах заметно повышалось (исходные наноалмазы тоже его содержали, но гораздо меньше). Больше всего азота было «захвачено» из потока чистого газа, однако и в случае пропускания обычного воздуха содержание N2 заметно повысилось — до четырех массовых процентов. Кроме того, ученые отметили резкое повышение содержания кислорода в наноалмазах, причем источником его была не пропускаемая смесь газов, а вода. Захват не требовал дополнительного нагревания и одинаково успешно происходил на свету и в темноте. Авторы отметили примерно равную эффективность для разных наноалмазов, включая коммерчески доступные образцы из Санкт-Петербурга и Дзержинска.

Механизм всего процесса пока не до конца ясен. Вероятно, азот реагирует с наноалмазами, образуя дициан C2N2, который затем вступает в реакцию с водой. Образование дициана из углерода и азота — процесс крайне энергетически невыгодный в случае алмаза, графита и других макроформ углерода. Однако частицы наноалмазов содержат много активных поверхностных атомов углерода, и эта реакция становится выгодной.

Кроме того, по всей видимости, наноалмазы выступают как катализаторы, активируя раскрытие тройной связи в молекуле N2. Однако следует отметить, что в статье не приводится данных обо всей энергетической «стоимости» процесса (включая затраты на синтез самих наноалмазов). Поэтому пока что нельзя сказать, сможет ли новый метод стать экономически выгодным.

Наноалмазы — небольшие (до 10 нм) частицы углерода, имеющие кристаллическую решетку алмаза. Их стоимость заметно ниже, чем у «обыкновенных» алмазов: сейчас их можно купить по цене несколько евро за грамм.

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы