Исследователи из Институт неорганической химии имени Николаева (ИНХ СО РАН) совместно с коллегами из Даляньского технологического университета в Китае разработали материал, который способен практически полностью очищать химическое сырье от бензола — одного из наиболее опасных промышленных канцерогенов. Работа опубликована в Journal of the American Chemical Society.
Речь идет о металл-органическом каркасе (metal organic framework, MOF) — пористом кристаллическом материале на основе цинка и органических соединений. Его структура устроена так, что две «компактные» плоские молекулы бензола идеально «застревают» внутри узких пор, тогда как молекулы циклогексана, из которого требуется удалить токсичную примесь, оказываются слишком крупными для таких ловушек и в поры по умолчанию не проходят.
Бензол широко используется в химической промышленности, однако давно признан опасным для здоровья веществом. При длительном воздействии он повышает риск развития онкологических заболеваний. Работники химических и фармацевтических производств, вынужденные контактировать с бензолом, подвергаются особому риску. При этом отделить бензол от циклогексана было крайне сложно: вещества обладают почти одинаковыми физическими свойствами.
Материал, который предупреждает об утечке
Во время испытаний ученые выяснили, что новый сорбент удаляет до 99,99% бензола из смеси и сохраняет эффективность даже после нескольких циклов использования. Но на этом возможности разработки не заканчиваются.
Материал оказался своеобразным химическим «датчиком». Под ультрафиолетом кристаллы светятся зелено-желтым цветом, а при контакте с бензолом начинают светиться примерно в полтора раза ярче. Причем изменение оттенка заметно даже невооруженным глазом. Это позволяет использовать разработку для быстрого обнаружения утечек токсичного вещества на производстве.
По данным авторов, чувствительность нового продукта втрое выше, чем у существующих аналогов. Это особенно важно для предприятий, где даже небольшие концентрации бензола могут представлять угрозу для сотрудников.
Разработанный нами материал поможет снизить риск профессиональных онкологических заболеваний у сотрудников химических и фармацевтических производств, связанных с воздействием бензола. Кроме того, он удешевит производство циклогексана за счет более простой и экономичной очистки этого продукта от опасной примеси. В дальнейшем мы планируем разработать способы получения MOF с увеличенным объемом пор, чтобы повысить производительность разделения, сохраняя при этом его высокую эффективность.
Андрей Потапов
Металл-органические каркасы сегодня считаются одним из самых перспективных классов материалов в химии. Их уже исследуют для хранения водорода, очистки воды, улавливания углекислого газа и создания высокочувствительных сенсоров. В последние годы ученые также экспериментируют с подобными структурами для адресной доставки лекарств, диагностики рака. Недавно стало известно, что ученым удалось создать MOF даже на базе капризных и вспыльчивых щелочных металлов..
Источник: hi-tech.mail.ru