Chalcogel - Chalcogel

A chalcogel nebo správně kovový chalkogenidový aerogel je aerogel vyrobeno z chalkogeny (sloupec prvků v periodické tabulce začínající kyslíkem), jako je síra a selen, s kadmiem, telurem, platinou a dalšími prvky.[1]

Chalkogely přednostně absorbují těžké kovy,[2] slibný při absorpci znečišťujících látek rtuti, olova a kadmia z vody.[3] Kromě toho vědci vytvořili jeden, o kterém se tvrdí, že je dvakrát účinnější odsíření jako všechny současné metody. Jedná se o velmi působivý výkon, zejména proto, že až do objevení vlastností chalcogelu začali vědci považovat odsíření za optimalizovaný proces.[4]

Polovodičové kovový chalkogenid aerogely, poprvé předvedla profesorka Stephanie Brock v Wayne State University, ukazují velký slib pro použití v chemických senzorech, solárních článcích a fotoelektrolýze vody.

Kovové chalkogenidové aerogely lze připravit z thiolýzy[5] nebo kondenzace nanočástic[6][7] obsahují krystalické nanočástice ve struktuře.[7] Chalcogely jsou vyráběny s přístupem a patří do jiné třídy materiálů. Použitá metoda je založena na reakci metathézy (nebo přepínání partnerů), využívá molekulární anionty chalkogenidu a spojování kovových kationtů. Tyto reakce dávají náhodnou síť, která nemá periodickou strukturu dlouhého dosahu. Tato metoda ze své podstaty poskytuje výhodu ladění výsledných vlastností materiálu vhodným výběrem aniontů a kationů. Současně je nutná rozumná shoda aniontu a kovových složek, aby se donutil stavební blok a spojovací kovy zapojit se do řízeného procesu vlastní montáže, aby bylo možné získat gel. Klíčem je vyhnout se rychlému srážení nebo trvalému řešení tam, kde nedochází ke gelovatění. Na základě tohoto chemického přístupu byly chalkogely nejprve demonstrovány pomocí iontů vázajících platinu a aniontů thiogermanátu nebo selenogermanátu. Syntetickou metodu lze rozšířit na mnoho thioanionů, včetně chalcogelů na bázi tetrathiomolybdenanu.[8] Jako linkery byly použity různé kovové ionty2+, Ni2+, Pb2+, Cd2+, Bi3+, Cr3+.[8][9][10]

Když se gely suší, získají se aerogely s vysokou povrchovou plochou a materiály mají multifunkční povahu. Například chalkogely jsou zvláště slibné pro separaci plynů. Bylo hlášeno, že vykazují vysokou selektivitu v CO2 a C.2H6 nad H2 a CH4 adsorpce.[8][10] Posledně jmenovaný je relevantní pro složení výstupního proudu plynu z reakce posunu vodního plynu a reakce parního reformování (reakce široce používané pro H2 Výroba). Například oddělení plynových párů, jako je CO2/ H2, CO2/ CH4a CO2/ N2 jsou klíčové kroky v předspalovacím zachycování CO2, sladění zemního plynu a post-spalovací zachycování CO2 procesy vedoucí nakonec k upgradu surového plynu. Díky výše zmíněné úpravě je plyn vhodný pro řadu aplikací v palivových článcích.

Ukázalo se, že chalkogely jsou velmi účinné při zachycování iontových forem Tc-99 a U-238, stejně jako neradioaktivního plynného jódu (tj. Náhrada za I-129 (2)), bez ohledu na polaritu sorbentu. Účinnost zachycení pro Tc-99 a U-238 kolísala mezi různými sorbenty v rozmezí od 57,3 do 98,0% a 68,1 až 99,4%. Všechny chalkogely vykazovaly> 99,0% účinnost zachycení jódu po celou dobu trvání testu.[11]

Reference

  1. ^ Biello, David (26. 7. 2007). „Filtr těžkých kovů vyrobený převážně ze vzduchu“. Scientific American. Archivovány od originál dne 26. 9. 2007. Citováno 2007-07-27.
  2. ^ Bag, S .; Trikalitis, P. N .; Chupas, P. J .; Armatas, G. S .; Kanatzidis, M. G. (2007). „Porézní polovodičové gely a aerogely z chalkogenidových klastrů“. Věda. 317 (5837): 490–493. Bibcode:2007Sci ... 317..490B. doi:10.1126 / science.1142535. PMID  17656718.
  3. ^ Carmichael, Mary. První cena pro Weird: Bizarní látka, jako je „zmrzlý kouř“, může vyčistit řeky, provozovat mobilní telefony a napájet vesmírné lodě. Newsweek International, 2007-08-13. Citováno 2007-08-05.
  4. ^ „Nový materiál podobný houbičce dokáže odstranit rtuť z vody, oddělit vodík od ostatních plynů a vytáhnout síru z ropy“. ScienceDaily. 17. 05. 2009.
  5. ^ Stanić, Vesna; Pierre, Alain C .; Etsell, Thomas H .; Mikula, Randy J. (1996). "Příprava a charakterizace Ge2". Journal of Materials Research. 11 (2): 363–372. Bibcode:1996JMatR..11..363S. doi:10.1557 / JMR.1996.0044.
  6. ^ Gacoin, Thierry; Malier, Laurent; Boilot, Jean-Pierre (1997). "Nové transparentní chalkogenidové materiály využívající proces sol-gel". Chem. Mater. 9 (7): 1502–1504. doi:10,1021 / cm970103p.
  7. ^ A b Yao, Q .; Brock, S.L. (2010). "Optické snímání triethylaminu pomocí aerogelů CdSe". Nanotechnologie. 21 (11): 115502. Bibcode:2010Nanot..21k5502Y. doi:10.1088/0957-4484/21/11/115502. PMID  20173226.
  8. ^ A b C Polychronopoulou, Kyriaki; Malliakas, Christos D .; On, Jiaqing; Kanatzidis, Mercouri G. (2012). „Selektivní povrchy: kvartérní chalkogely na bázi Co (Ni) MoS s dvojmocnými selektivní povrchy: kvartérní chalkogely na bázi Co (Ni) s MoS s dvojmocnými (Pb2+, Cd2+, Pd2+) a trojmocný (Cr3+, Bi3+) Kovy pro oddělování plynu “. Chemie materiálů. 24 (17): 3380–3392. doi:10,1021 / cm301444p.
  9. ^ Bag, S .; Gaudette, A.F .; Bussell, ME; Kanatzidis, M.G (2009). „Houbovité chalkogely ne-platinových kovů působí jako účinné katalyzátory hydrodesulfurizace“. Nat. Chem. 1 (3): 217–24. Bibcode:2009NatCh ... 1..217B. doi:10.1038 / nchem.208. PMID  21378851.
  10. ^ A b Youngtak; Taška, Santanu; Malliakas, Christos D .; Kanatzidis, Mercouri G. (2011). „Selektivní povrchy: Chalcogely se zinkem a cínem s obsahem sulfidu zinečnatého na vysoké ploše“. Chem. Mater. 23 (9): 2447–2456. doi:10,1021 / cm2003462.
  11. ^ Riley, Brian J .; Chun, Jaehun; Hm, Wooyong; Lepry, William C .; Matyas, Josef; Olszta, Matthew J .; Li, Xiaohong; Polychronopoulou, Kyriaki; Kanatzidis, Mercouri G. (2013). „Aerogely na bázi chalkogenu jako sorbenty pro sanaci radionuklidy“. Environ. Sci. Technol. 47 (13): 7540–7. Bibcode:2013EnST ... 47.7540R. doi:10.1021 / es400595z. PMID  23763706.

externí odkazy