Neutralizuojantys fluoroangliavandeniliai

Fluoro angliavandeniliai – įprastos cheminės medžiagos, kuriose anglis jungiasi su fluoru – yra stiprios šiltnamio efektą sukeliančios dujos, o kai kurios sudaro toksiškus junginius, kurie gali kauptis aplinkoje. Tačiau fluoro angliavandenilių neutralizavimui reikalingas procesas, kurio aukšta temperatūra padidina išlaidas ir riboja jo naudojimą. Brandeis universiteto mokslininkai praneša Mokslas Šiandien jie rado katalizatorių, kuris kambario temperatūroje nutraukia anglies ir fluoro ryšį, žadėdamas lengvesnį ir efektyvesnį baisių teršalų šalinimą.

Suskaidytas: Brandeiso universiteto mokslininkai panaudojo silio-karborano katalizatorių, kad nutrauktų anglies ir fluoro ryšius kambario temperatūroje. Taip žadama lengviau ir efektyviau šalinti teršalus.

Dėl fluoro ir anglies jungties stiprumo fluorangliavandeniliai yra vertingi chemiškai atspariose ir patvariose medžiagose, tokiose kaip dėmių repelentai, nepridegantys indai ir aušinimo skysčiai. Tačiau tai taip pat paaiškina, kodėl jų taip sunku atsikratyti. Viena fluoro angliavandenilių rūšis, ozoną ardantys chlorfluorangliavandeniliai (CFC), dabar buvo plačiai uždrausta pagal Monrealio protokolą, tačiau kiti du pagrindiniai tipai taip pat kelia aplinkos problemų.

Vienas iš jų dabar naudojamas vietoj CFC kaip aušinimo skystis šaldytuvuose ir oro kondicionavimo įrenginiuose. Kai tokie šaltnešiai patenka į aplinką, jie veikia kaip šiltnamio efektą sukeliančios dujos, kurios yra tūkstantį kartų stipresnės už anglies dioksidą.

Kitas fluoro angliavandenilių tipas naudojamas daugelyje medicinos programų, įskaitant dirbtinį kraują. Tai taip pat yra stiprios šiltnamio efektą sukeliančios dujos ir patenka į atmosferą kaip aliuminio pramonės šalutinis produktas. Tačiau kai kurios jo rūšys taip pat yra toksiškos ir kaupiasi maisto grandinėje, todėl gali padidėti vėžio, apsigimimų ir kitų sveikatos problemų rizika.

Brandeis’o Olegas Ozerovas , pagrindinis srovės tyrinėtojas Mokslas tyrime buvo atrastas būdas nulaužti anglies ir fluoro jungtį naudojant silicio katalizatorių, kuris pats save perdirba, todėl gali vėl ir vėl sukelti skilimo reakciją.

Pagrindinė idėja yra ta, kad mes naudojame tris dalykus: fluoro angliavandenilį, silicio pagrindo vandenilio šaltinį ir katalizatorių, kuris tarpininkauja tarp jų, kad fluoras fluoro angliavandenilyje būtų pakeistas vandeniliu, sako Ozerovas. Aktyvioji katalizatoriaus dalis yra teigiamai įkrautas silicio junginys, kuris pradeda reakciją išplėšdamas fluorą iš fluoro angliavandenių jungties.

Ozerovas aiškina, kad išplėšus fluorą, buvęs fluorangliavandenilis ištraukia vandenilio molekulę iš silicio pagrindo medžiagos. Praradus vandenilį, silicio pagrindu pagaminta medžiaga paverčiama kitu katalizatoriaus pavyzdžiu, todėl reakcija gali tęstis.

Kad pradinis katalizatorius pradėtų veikti, Ozerovas ir jo kolega Christos Douvris turėjo jį stabilizuoti, bendradarbiaudami su labai nereaguojančiu, neigiamo krūvio jonu, kuris kuo mažiau trukdytų tikslinei reakcijai.

Galutiniai reakcijos produktai, angliavandeniliai ir fluorosilanai, neturi šiltnamio efektą sukeliančių dujų savybių ir yra lengviau pašalinami nei fluoro angliavandeniliai.

Ozerovas ir Douvris išbandė savo katalizinį metodą ant trijų fluoroangliavandenių bandymo substratų. Kiekvienu atveju jie sugebėjo sureaguoti beveik visą medžiagą; vienam substratui visiškai suirti prireikė vos šešių valandų, esant tik 25 °C temperatūrai.

Robinas Perutzas Jorko universiteto (JK) katalizatorių ekspertas teigia, kad Ozerovo ir Douvriso metodas yra įspūdingas atradimas. Labai svarbu probleminius fluorangliavandenilius paversti kažkuo gana nekenksmingu, o šiuo metu tai galima padaryti tik naudojant itin aukštos temperatūros chemiją. Šie vaikinai sakė, kad vien kambario temperatūroje galime nuveikti labai daug, ir tai yra didelis žingsnis siekiant atsikratyti daugiau nepageidaujamų fluoro angliavandenilių.

Tačiau prieš naudojant katalizatorių fluoro angliavandenilių valymui dideliu mastu reikia įveikti keletą iššūkių. Pirmiausia reikėtų rasti pigesnių šaltinių silicio pagrindu pagamintiems reagentams, sako Ozerovas.

Véronique Garny, fluorintų cheminių medžiagų grupių direktorė Europos chemijos pramonės taryba , sako, kad net ir tada katalizatoriaus technikai gali būti sunku įveikti nusistovėjusius metodus. Ozerovas pripažįsta, kad fluorosilanai turi tam tikrą toksiškumą, nors jis sako, kad juos galima lengvai apdoroti toliau. Tačiau, pasak Garny, esami metodai yra paprastesni, turi visiškai netoksiškus galutinius produktus ir puikiai veikia su labai užterštomis pradinėmis medžiagomis, ką Ozerovo procesas vis dar turi parodyti.

Garny mato daugiau katalizatoriaus metodo potencialo puolant kietus ir skystus fluoro angliavandenilius, kurie teršia žemę ir vandenį. Tačiau Perutzas pabrėžia, kad šiuos teršalus dažnai ypač sunku suskaidyti, nes juose ypač gausu stiprių fluoro ir anglies jungčių. Ozerovas ir Douvris dar neišbandė savo metodo prieš tokius nepaklusnius fluorangliavandenilius.

Perutzas sako, kad ši technika dar turi daug nuveikti, kol ji bus plačiai naudojama. Tačiau tai tikrai daug žadantis žingsnis, turintis daug potencialo.

paslėpti