​Ученые лаборатории структуры и функциональных свойств молекулярных систем Физического факультета НГУ и Института катализа СО РАН исследовали молекулярный механизм процесса получения чистых изомеров ксилола. В своей работе сибирские исследователи экспериментально доказали бóльшую эффективность метода очистки углеводородных смесей путем использования микропористого материала нового поколения — металлорганического каркаса MIL-53, чем при использовании традиционных методов разделения, тепловых или на основе цеолитных сорбентов. Результаты исследования были опубликованы в одном из ведущих европейских изданий о применении микропористых материалов. 

Ксилолы (диметилбензолы) — это углеводороды ароматического ряда, состоящие из бензольного кольца и двух метильных групп. Ксилолы используются, например, в качестве сырья для изготовления полиэтилентерефталата, который применяют в производстве конструкционных материалов, а также при создании растворителей лаков, в синтезе красителей, мастик и т. п. 

Одно из направлений исследований новосибирских ученых — работа над изучением молекулярных механизмов новых микропористых материалов, которые потенциально можно использовать в качестве соединений для энергоэффективного разделения продуктов. Ученые сфокусировались на изучении канальных структур металлоорганических каркасов, очень перспективных для очистки и разделения углеводородных смесей. 

— При производстве необходим чистый реагент, особенно в качестве прекурсоров для «тонкой химии» — при производстве лекарств, например. Массовый тоннаж чистого ксилола затруднителен, поэтому вещество получают в основном в виде смесей. Мы работаем над самой большой проблемой — над разделением разных изомеров ксилола, а именно орто-, мета- и пара-ксилолов. Существующие методы разделения слишком энергозатратны, так как температуры кипения изомеров ксилола близки и к тому же выше 150 °C. Методы разделения, которые основаны на использовании микропористых материалов, способных селективно поглощать или пропускать определенный изомер, позволяют отойти от традиционных методов сверхчеткой ректификации или криодистилляции. Сейчас в мире существует тенденция поиска новых типов микропористых материалов, которые бы позволили осуществлять разделение наиболее эффективным и технологически удобным способом, — отметил старший научный сотрудник ЛСФСМС ФФ НГУ и ИК СО РАН Даниил Колоколов. Ученый подчеркнул, что его команда не ставит задачу найти некий универсальный материал для очистки смесей любого типа, а изучает механизм процесса разделения ксилолов материалами с различной структурой пор, для того чтобы определить наиболее подходящий. 

При использовании твердотельной ядерной магнитно-резонансной спектроскопии, которая позволяет изучать молекулярную подвижность в очень широком диапазоне времени и скоростей, ученые могут наблюдать как самые быстрые, так и самые медленные молекулярные движения без ограничения на изменение динамики. Изученный материал канального типа MIL-53 показал, что способен разделять ксилолы орто- и пара-ксилолы с селективностью вплоть до 1/4. 

— Показатели MIL-53 ничуть не хуже, чем у методов разделения с использованием цеолитов, но при этом скорости подвижности и трансляционной диффузии внутри материала больше. Самое главное, селективность сохраняется при более низких температурах. Это значит, что инженеры смогут использовать этот материал не только при высоких, но и при более щадящих температурах: 90, 50 и 30 °C, — подчеркнул Даниил Колоколов.​​ ​

ксилол.jpgСхематичное представление процесса разделения изомеров ксилола микропористыми сорбентами ​ 

НГУ​ 

Фото анонс: © Официальный сайт ИК СО РАН/Алексей Спиридонов​ ​

Источники

Новосибирские ученые усовершенствовали процесс разделения ксилолов
Новосибирский государственный университет (nsu.ru), 13/07/2020

Похожие новости

  • 16/07/2019

    Международная школа по методам высоких давлений Европейского центра синхротронных исследований

    ​Преподаватель и студенты новой междисциплинарной магистерской программы «Методическое обеспечение физико-химических исследований конденсированных фаз» приняли участие в международной школе по методам высоких давлений (Schoo on High Pressure Techniques), которая прошла в Гренобле (Франция) с 17 по 21 июня.
    996
  • 30/12/2019

    Новосибирские ученые совместно с иностранными коллегами установили новый способ создания незамерзающих ионных жидкостей

    ​Ученые Новосибирского научного центра совместно с группой исследователей из Университета Ростока (Германия) под руководством ведущего специалиста по экспериментальному и теоретическому описанию водородосвязанных систем профессора Ральфа Людвига установили новый способ создания незамерзающих ионных жидкостей.
    1044
  • 06/05/2020

    Новосибирские ученые продвинулись в изучении экологически чистых протонно-обменных мембран

    ​​Ученые лаборатории структуры и функциональных свойств молекулярных систем Физического факультета НГУ и Института катализа им. Г. К. Борескова СО РАН подробно изучили молекулярный механизм проводимости в бескислотной протонно-обменной мембране на основе пористого металл-органического каркаса и мочевины.
    652
  • 30/09/2019

    В 2019 году набор на программу подготовки кадров для ЦКП «СКИФ» увеличился вдвое

    ​Десять студентов поступили в 2019 году на магистерскую программу «Методическое обеспечение физико-химических исследований конденсированных фаз» Новосибирского государственного университета, по которой готовят кадры для центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (ЦКП «СКИФ»).
    455
  • 14/10/2019

    Новосибирские ученые открыли новый метод управления молекулярной подвижностью в пористых металлоорганических каркасах

    Сотрудники лабораторий НГУ и Института катализа им. Г. К. Борескова представили исследование влияния электронодонорных «гостей» на подвижность линкеров в металлоорганическом каркасе на основе хрома MIL-101.
    810
  • 21/05/2020

    Новосибирские ученые участвовали в разработке усовершенствованных экологически чистых протонно-обменных мембран

    ​​Ученые лаборатории структуры и функциональных свойств молекулярных систем Физического факультета НГУ и Института катализа им. Г. К. Борескова СО РАН совместно с коллегами из Кёнбукского Национального Университета (г.
    467
  • 13/03/2017

    Центр энергоэффективного катализа НГУ как воплощение идеи интеграции НГУ и ИК СО РАН

    Научно-образовательный центр энергоэффективного катализа (НОЦ ЭК), созданный Институтом катализа им. Г.К. Борескова СО РАН и Новосибирским государственным университетом при финансовой поддержке Фонда «Сколково», за три года функционирования показал выдающиеся результаты.
    1923
  • 30/08/2019

    Петр Корусенко: наша команда изучает наноматериалы с применением метода рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии

    ​Ландау, Сахаров, Капица, Курчатов – эти имена русских физиков известны не только в России, их исследования признаны во всем мире. В российские времена эта наука развивается не так бурно, однако нам и сейчас есть чем гордиться.
    999
  • 04/08/2020

    Летняя школа СУНЦ НГУ: впервые — в онлайн-формате

    ​1 августа в СУНЦ НГУ открылась 59 Летняя физико-математическая и химико-биологическая школа. Впервые за все время существования школы она проходит в дистанционном формате. Трансляция торжественного открытия Летней школы прошла на официальном канале СУНЦ НГУ на YouTube.
    173
  • 29/04/2019

    Команда российских ученых выдвинула гипотезу о существовании жизни на Венере

    Ученые из Института космических исследований РАН, Института катализа имени Г. К. Борескова СО РАН и НГУ выдвинули гипотезу о существовании жизни на Венере. К таким выводам исследователей привела новая обработка панорамных изображений поверхности Венеры, полученных советскими аппаратами «Венера-9», «Венера-10», «Венера-13» и «Венера-14» в 1975—1982 годах.
    1499