[Worldkings] Top 50 trường Đại học có công trình nghiên cứu đổi mới sáng tạo (P. 20) Đại học Kyoto (Nhật Bản): Vật liệu cải tiến mới giúp chuyển hoá carbon dioxide thành hoá chất có ích

18-01-2023

(Kyluc.vn - Worldkings.org) Các nhà nghiên cứu tại Đại học Kyoto, cùng với các đồng nghiệp tại Đại học Tokyo và Đại học Sư phạm Giang Tô ở Trung Quốc, đã phát triển một loại vật liệu mới có thể thu giữ có chọn lọc các phân tử carbon dioxide (CO 2) và chuyển đổi chúng một cách hiệu quả thành các vật liệu hữu cơ hữu ích. Họ mô tả tài liệu trên tạp chí Nature Communications.

Việc con người tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch đã làm tăng lượng khí thải CO2 trên toàn cầu, dẫn đến các vấn đề nghiêm trọng liên quan đến sự nóng lên toàn cầu và biến đổi khí hậu. Một cách khả thi để chống lại điều này là thu giữ và cô lập carbon từ khí quyển, nhưng các phương pháp hiện tại rất tốn năng lượng. Khả năng phản ứng thấp của CO2 gây khó khăn cho việc thu giữ và chuyển đổi nó một cách hiệu quả.

"Chúng tôi đã thiết kế thành công một loại vật liệu xốp có ái lực cao với các phân tử CO 2 và có thể chuyển đổi nó thành các vật liệu hữu cơ hữu ích một cách nhanh chóng và hiệu quả", Ken-ichi Otake, nhà hóa học vật liệu tại Đại học Kyoto từ Viện Khoa học vật liệu-tế bào tích hợp cho biết. iCeMS).

 

Vật liệu này là polyme phối hợp xốp (PCP, còn được gọi là MOF; khung kim loại-hữu cơ), một khung bao gồm các ion kim loại kẽm. Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm vật liệu của họ bằng cách sử dụng phân tích cấu trúc tia X và nhận thấy rằng nó chỉ có thể thu giữ có chọn lọc các phân tử CO 2 với hiệu quả gấp mười lần so với các PCP khác.

Vật liệu này có thành phần hữu cơ với cấu trúc phân tử giống cánh quạt và khi các phân tử CO 2 tiếp cận cấu trúc, chúng quay và sắp xếp lại để cho phép bẫy C02, dẫn đến những thay đổi nhỏ đối với các kênh phân tử trong PCP -- điều này cho phép vật liệu này hoạt động như sàng phân tử có thể nhận ra các phân tử theo kích thước và hình dạng. PCP cũng có thể tái chế được; hiệu suất của chất xúc tác không giảm ngay cả sau 10 chu kỳ phản ứng.

 

Susumu Kitagawa, nhà hóa học vật liệu tại Đại học Kyoto cho biết: "Một trong những cách tiếp cận xanh nhất để thu giữ carbon là tái chế carbon dioxide thành các hóa chất có giá trị cao, chẳng hạn như cacbonat tuần hoàn có thể được sử dụng trong hóa dầu và dược phẩm".

Sau khi thu giữ carbon, vật liệu được chuyển đổi có thể được sử dụng để tạo ra polyurethane, một loại vật liệu có nhiều ứng dụng bao gồm quần áo, đồ gia dụng và bao bì.

Công trình này làm nổi bật tiềm năng của các polyme phối hợp xốp để bẫy carbon dioxide và chuyển đổi thành vật liệu hữu ích, mở ra một hướng nghiên cứu trong tương lai về vật liệu thu giữ carbon.

 

Theo Liên minh Kỷ lục Thế Giới (Worldkings.org)

 


Kim Ngân - Vietkings (sưu tầm và biên dịch) (nguồn ảnh: internet)