2/2024

Dusíkem dopovaný grafen může sloužit jako Popelka pro oddělování vzácných plynů

| zdroj: Univerzita Palackého0

thisisengineering-8yS04veb1TQ-unsplash
zdroj: unsplash.com

Výzkumný tým z CATRIN Univerzity Palackého a VŠB-Technické univerzity Ostrava přišel ve spolupráci s kolegy z americké Pacific Northwest National Laboratory a indického Institute of Technology Jammu s novým řešením pro oddělování vzácných plynů v podobě dvourozměrných dusíkem dopovaných grafenových materiálů. Ty mají potenciál snížit náklady na produkci vzácných plynů, čímž by mohly revolučně změnit průmyslové procesy. Navíc otevírají nové možnosti pro využití v medicíně, například při skladování a transportu terapeutických plynů. Práci publikoval časopisSmall.

„Integrovat dusík velmi přesně do struktury grafenu jsme dokázali díky dlouhodobým zkušenostem s 2D chemií fluorografenu v CATRIN. Materiály získaly touto úpravou unikátní vlastnosti, včetně ‚nano-kanálů‘ a zabudování atomů dusíku do struktury grafenu v různých poměrech, které výrazně zvyšují schopnost separovat xenon od kryptonu,“ uvedla jedna z autorek článku Veronika Šedajová.

Teoretické výpočty provedené na superpočítači KAROLINA v Ostravě a experimenty z amerických a indických laboratoří ukázaly, že tyto materiály mají až o 50 procent vyšší selektivitu pro xenon ve srovnání s kryptonem. Tento jev je způsoben silnějšími nekovalentními interakcemi mezi xenonem a dusíkem v grafenové mřížce, což umožňuje lepší adsorpci vzácných plynů a tím i jejich oddělování. Kromě toho byly syntetizovány i další varianty dusíkem dopovaného grafenu s použitím ekologicky šetrného rozpouštědla, které umožnilo další ladění vlastností materiálů.

Vzácné plyny jako xenon a krypton hrají klíčovou roli v mnoha moderních technologiích, například v lékařské diagnostice, výrobě polovodičů nebo vesmírném průmyslu. Xenon je však extrémně vzácný, tvoří pouhých 0,08 ppm v atmosféře a jeho získávání je energeticky i finančně náročné. Současné metody, jako kryogenní destilace vzduchu, jsou velmi neefektivní, a proto vědci intenzivně hledají nové způsoby, jak tyto vzácné plyny efektivně oddělovat.

„Tento výzkum potvrzuje, že moderní materiálová chemie může být klíčem k řešení globálních výzev, jako je efektivní využívání vzácných zdrojů, a zároveň přispět k udržitelnému rozvoji průmyslu i vědy. Ostatně jeden z použitých dusíkem dopovaných derivátů grafenu má již nyní své uplatnění v řadě jiných oblastí, například pro ukládání elektrické energie v superkondenzátorech,“ doplnil další z autorů článku a vedoucí CATRIN-RCPTM Michal Otyepka.

Komentáře

  1. Tento článek zatím ještě nikdo neokomentoval.

Okomentovat

Partneři

Partner - SOVAK
EAGB
Seven energy
United Energy
SPVEZ
Povodí Vltavy
Ecobat
Veolia
AKU-BAT
Wasten
Solární asociace
SmVaK
Vodárenství.cz
SKS
ITEC
Regartis
DENIOS
PSAS
ČB Teplárna
SEWACO
SGEF
ČAObH
CASEC
Teplárenské sdružení
Envipur
EKO-KOM
S-POWER
INECS
BEERT CEE
SCHP
Compag
ORGREZ
Ekosev
JMK Recycling
REMA
Huawei
Nevajgluj