ГлавнаяОбществоЖизнь

Ученые заставили газы взаимодействовать внутри кристаллов

Ученые создали новое семейство кристаллических материалов, способных замещать молекулы газов одного типа в своей структуре на другие, что может найти применение для создания высокоселективных катализаторов промышленно важных реакций.

Полученные группой Мориса Брукхарта из Университета Северной Каролины в США вещества относятся к классу металлорганических соединений. В своей кристаллической структуре они содержат атомы иридия, скрепленные между собой органическими фрагментами.

Удерживая отельные атомы иридия подобно молекулярным пинцетам, органические фрагменты формируют в кристаллической структуре систему каналов, которые могут заполнять газовые молекулы или молекулы летучих органических соединений.

«Когда мы впервые синтезировали эти кристаллы из раствора толуола, они содержали в себе молекулы азота N2 и имели красноватый оттенок. После этого мы выдержали их на воздухе и обратили внимание, что цвет изменился на зеленый. Исследование кристаллической структуры показало, что этот цветовой переход соответствует замене молекул азота в структуре на кислород, поступающий из воздуха», - сказал соавтор исследования Чжэн Хуан из Иллинойского университета в Урбане-Шампейн.

В своей дальнейшей работе ученые показали, что пустоты в структуре этих соединений могут заполняться молекулами аммиака, водорода и небольшого по размерам углеводорода - этилена. В то же самое время более крупные молекулы, такие как диоксид углерода или пропилен, доступа к пустотам уже получить не могут.

Более того, ученые показали, что важный в промышленном отношении химический процесс - гидрирование этилена C2H4 до этана C2H6 - может протекать с участием водорода внутри этих кристаллов.

«Полученные нами соединения могут запускать каталитический процесс гидрирования до этана, это первый в истории химический процесс с участием газовых молекул, проведенный внутри кристалла», - добавил Хуан.

Другие молекулы, которые могут присутствовать в смеси исходных химических реагентов в промышленных процессах, влияния на протекание реакции оказывать не будут.

«Эта работа показывает, что селективности химических реакций, протекающих таким образом, можно добиться, подбирая параметры кристаллической решетки. В то же самое время, для более крупных молекул, например, пентена и гексена, имеющих более близкие размеры, этот подход, вероятно, реализовать будет сложнее», - прокомментировал работу профессор Малкольм Грин из Оксфордского университета в Великобритании, не принимавший участия в исследовании.

Источник: РИА Новости