リムリック大学で開発された新素材は「空気中の有害汚染物質を捕捉する」(New material developed at University of Limerick can ‘capture toxic pollutants from air’)

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2022-05-17 アイルランド・リムリック大学(UL)

リムリック大学の研究者たちは、空気中の有毒化学物質を捕捉する能力を持つ新材料を開発しました。
この材料は、空気中の微量の有害汚染物質であるベンゼンを捕捉することができ、研究者によれば、既存の材料よりも少ないエネルギーでこれを行うことができることが重要です。
このスポンジ状の多孔質材料は、きれいな空気の探求に革命をもたらし、気候変動との戦いに大きな影響を与える可能性があると研究者は考えています。
リムリック大学バーナル研究所のバーナル結晶工学科長およびアイルランド科学財団研究教授のマイケル・ザウォロトコ教授らは、この新材料を開発し、その成果を権威ある「Nature Materials」誌に発表しました。

<関連情報>

二層金属ジピラゾレート骨格を用いたベンゼン蒸気の微量除去技術 Trace removal of benzene vapour using double-walled metal–dipyrazolate frameworks

Tao He,Xiang-Jing Kong,Zhen-Xing Bian,Yong-Zheng Zhang,Guang-Rui Si,Lin-Hua Xie,Xue-Qian Wu,Hongliang Huang,Ze Chang,Xian-He Bu,Michael J. Zaworotko,Zuo-Ren Nie & Jian-Rong Li
Nature Materials  Published: 28 April 2022
DOI:https://doi.org/10.1038/s41563-022-01237-x

figure 1

Abstract

In principle, porous physisorbents are attractive candidates for the removal of volatile organic compounds such as benzene by virtue of their low energy for the capture and release of this pollutant. Unfortunately, many physisorbents exhibit weak sorbate–sorbent interactions, resulting in poor selectivity and low uptake when volatile organic compounds are present at trace concentrations. Herein, we report that a family of double-walled metal–dipyrazolate frameworks, BUT-53 to BUT-58, exhibit benzene uptakes at 298 K of 2.47–3.28 mmol g−1 at <10 Pa. Breakthrough experiments revealed that BUT-55, a supramolecular isomer of the metal–organic framework Co(BDP) (H2BDP = 1,4-di(1H-pyrazol-4-yl)benzene), captures trace levels of benzene, producing an air stream with benzene content below acceptable limits. Furthermore, BUT-55 can be regenerated with mild heating. Insight into the performance of BUT-55 comes from the crystal structure of the benzene-loaded phase (C6H6@BUT-55) and density functional theory calculations, which reveal that C–H···X interactions drive the tight binding of benzene. Our results demonstrate that BUT-55 is a recyclable physisorbent that exhibits high affinity and adsorption capacity towards benzene, making it a candidate for environmental remediation of benzene-contaminated gas mixtures.

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0505化学装置及び設備
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