Исследователи Томского политехнического университета вместе с коллегами из Чехии нашли способ использования атмосферного углекислого газа для получения циклических карбонатов. Это органические соединения, которые применяют как электролиты литий-ионных батарей, «зеленые» растворители, а также при создании лекарств. Ученым удалось синтезировать карбонаты под действием света и при комнатной температуре, в то время как традиционные методы предполагают синтез при высоком давлении и температуре. Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Materials Chemistry A (IF:11,301; Q1). 

 
 
 
«Увеличение уровня углекислого газа в атмосфере — глобальная экологическая проблема. Для ее решения обычно концентрируются на мерах для снижения выбросов СО2. Альтернативным вариантом является использование углекислого газа, который уже есть в атмосфере, для полезных химических превращений. Так, мы впервые предложили метод, позволяющий под действием света получать широко востребованные циклические карбонаты. Чаще всего подобные реакции проводят под высокими температурами — от 60 до 150 °С — и повышенном давлении СО2 вплоть до 25 атмосфер. Это значит, что в технологической цепочке нужно дополнительное оборудование для сжатия углекислого газа и нагрева, то есть его нельзя просто взять из воздуха», — говорит один из авторов статьи, научный сотрудник Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Ольга Гусельникова. 

 
В экспериментах ученые получали циклические карбонаты при взаимодействии углекислого газа и исходных веществ — эпоксидов. 

 
«Но сначала нам нужно было "поймать" СО2. Для этого мы использовали наночастицы золота с привитыми органическими молекулами азотистого основания. Они играли роль "ловушек" для молекул углекислого газа, при этом никак не реагируя с другими веществами. Эксперименты показали, что они эффективно захватывают СО2 прямо из воздуха. Суспензию из таких наночастиц и "захваченного" углекислого газа мы и смешивали с эпоксидами», — поясняет доцент Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Павел Постников. 

 
Эту смесь исследователи облучали инфракрасным светом. 

«Наночастицы золота обладают плазмонным эффектом. То есть под действием света рядом с ними возбуждаются квазичастицы плазмоны, они выступают спусковым крючком для реакции. Они трансформируют энергию света в энергию, необходимую для реализации химической реакции. И именно они за счет своих особенностей позволили провести реакцию при нормальных условиях. Кстати, сам по себе вопрос о механизмах плазмонной химии, как именно плазмоны запускают химические процессы, как это работает, — горячая научная тема. Этому направлению исследований посвящен ряд наших предыдущих статей. Контрольные эксперименты позволили нам предположить, что возбуждение плазмона на частицах ведет к передаче энергии на захваченную молекулу CO2 без участия нагрева», — говорит Ольга Гусельникова. ​

 
Как отмечают авторы статьи, по скорости процесс синтеза сопоставим с аналогичными методами, при этом не требует сложного специального оборудования. 

 
«Весь процесс занимает порядка 24 часов, обычные показатели для других методов варьируются в районе 12-24 часов. Сейчас мы начали с маленьких объемов и получили несколько миллилитров циклических карбонатов. Однако в статье мы уже продемонстрировали, что метод может быть масштабирован как минимум в пять раз, и сами наночастицы могут быть использованы повторно без потери активности. В то же время каталитические показатели нашей плазмонной системы одни из самых высоких из известных для данной реакции. Но самое важное — это как раз демонстрация возможности, что реакцию можно проводить прямо с использованием воздуха без дополнительной очистки или концентрирования СО2 при нормальных условиях под действием света. А это всегда в конечном итоге делает синтез более простым и экологичным», — добавляет Павел Постников. ​

 
Исследование проводилось совместно с учеными из Университета химии и технологии Праги и Университета Яна Пуркине (Чехия) при поддержке Российского научного фонда.

Источники

Ученые ТПУ предложили новый способ утилизации углекислого газа из атмосферы с помощью энергии плазмона
Служба новостей ТПУ (news.tpu.ru), 26/02/2021
Предложен новый способ утилизации углекислого газа из атмосферы с помощью энергии плазмона
Научная Россия (scientificrussia.ru), 26/02/2021
Ученые ТПУ предложили использовать углекислый газ для полезной химии
РИА Томск (riatomsk.ru), 26/02/2021
Ученые ТПУ предложили использовать углекислый газ для полезной химии
News-Life (news-life.pro), 26/02/2021
Предложен новый способ утилизации углекислого газа из атмосферы с помощью энергии плазмона
Национальная ассоциация нефтегазового сервиса (nangs.org), 26/02/2021
Ученые ТПУ предложили новый способ утилизации углекислого газа из атмосферы с помощью энергии плазмона
ИАА Cleandex.ru, 26/02/2021
Ученые ТПУ предложили использовать углекислый газ для полезной химии
Российский научный фонд (rscf.ru), 26/02/2021
Ученые ТПУ предложили использовать углекислый газ для полезной химии
Российский научный фонд (рнф.рф), 26/02/2021
В Томске ученые предложили новый способ утилизации углекислого газа из атмосферы
РИА Сибирь (ria-sibir.ru), 27/02/2021
Томские ученые разработали новые метод утилизации углекислого газа
Известия (iz.ru), 26/02/2021
Томские ученые предложили новый способ утилизации углекислого газа из атмосферы
ИА Байкал 24, 28/02/2021
Ученые Томского политеха нашли способ утилизации углекислого газа из атмосферы с помощью энергии плазмона
Energyland.info, 02/03/2021
Ученые Томского политеха нашли способ утилизации углекислого газа из атмосферы с помощью энергии плазмона
News-Life (news-life.pro), 02/03/2021
А у нас на небе газ: ученые придумали, как утилизировать CO2 из атмосферы
Babr24.com, 05/03/2021

Похожие новости

  • 15/05/2019

    Аспирантка ТПУ представила нательные электронные сенсоры из оксида графена на конкурсе U-NOVUS

    ​В Томске в рамках форума U-NOVUS-2019 прошел очный этап конкурса разработок молодых ученых. На нем в Доме ученых свои проекты презентовали студенты, аспиранты и научные сотрудники вузов региона. Томский политехнический университет представила аспирантка Анна Липовка.
    1510
  • 08/04/2021

    Ученые Красноярского научного центра СО РАН расскажут школьникам про профессии будущего и первые шаги в науку

    Краевой фонд науки подвел итоги конкурса по организации проведения мероприятий по профессиональной ориентации молодежи. Два проекта ученых КНЦ СО РАН, нацеленных на привлечение школьников в науку, получили поддержку фонда.
    197
  • 22/09/2020

    XXIV заседание Российско-Китайской подкомиссии по научно-техническому сотрудничеству: о поддерживаемых проектах

    С российской стороны встречу, проходившую в режиме видео-конференц-связи, возглавил заместитель Министра науки и высшего образования РФ С.В. Люлин, китайскую делегацию – заместитель Министра науки и технологий КНР Хуан Вэй.
    711
  • 16/02/2021

    Ученые Красноярского научного центра стали победителями конкурса РНФ по поддержке исследований на базе существующей научной инфраструктуры

    Два проекта ученых ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» стали победителями конкурса Российского научного фонда по поддержке исследований на базе существующей научной инфраструктуры мирового уровня.
    332
  • 16/02/2021

    Ключевые результаты в сфере науки Алтайского края в 2020 году

    Научный комплекс Алтайского края сегодня представлен 4 научно-исследовательскими институтами, в числе которых 2 учреждения Сибирского отделения Российской академии наук и Федеральный Алтайский научный центр агробиотехнологий.
    486
  • 02/03/2021

    Cостоялся второй финал Олимпиады по профилю «Нейротехнологии и когнитивные науки»

    Цель Олимпиады КД НТИ — выявить молодых людей, готовых предложить новые ответы на актуальные технологические вызовы. В финале участники встречаются с практическими задачами от ведущих компаний из разных областей: от искусственного интеллекта и «умной» энергетики до нейротехнологий и геномного редактирования.
    294
  • 09/04/2021

    «Инвестор и ученый не могут друг без друга»

    Сибирские стартаперы подают заявки на томский этап всероссийского конкурса Startup Tour, который пройдет 26 апреля в онлайн-формате. Победители всех региональных этапов смогут принять участие в крупнейшей конференции для технологических предпринимателей в России и СНГ Startup Village 2021.
    273
  • 03/07/2020

    Мегагранты: чем занимаются лаборатории, открытые в рамках программы

    Программа мегагрантов была запущена в 2010 году. Она подразумевает международное сотрудничество российских вузов и научных организаций с ведущими зарубежными учеными и научно-образовательными центрами в сферах науки, образования и инноваций.
    2172
  • 23/11/2020

    Евразийская патентная универсиада «Взгляд в будущее»

    ​​До 28 февраля 2021 года принимаются заявки на участие в Евразийской патентной универсиаде «Взгляд в будущее», посвященной 25-летию Евразийской патентной организации. Участвовать в универсиаде могут студенты и иные заинтересованные лица в возрасте от 18 до 25 лет включительно.
    521
  • 29/03/2021

    В Новосибирской области проходит финал Олимпиады Кружкового движения НТИ

    ​С 29 марта по 03 апреля 2021 года на территории Новосибирской области пройдет распределенный финал Олимпиады Кружкового движения НТИ по профилю «Геномное редактирование». Геномное редактирование — современный метод инженерной биологии, позволяющий вносить точечные изменения в ДНК.
    198