Новый материал показал рекордную площадь поверхности

...И его свойства могут оказаться весьма полезными в целом ряде промышленных применений.

На протяжении последнего столетия в научной литературе утверждалось, что, хотя упорядоченные формы карбоната магния, как с водой, так и без неё, широко распространены в природе, получение безводного аморфного карбоната — экстремально сложная задача. В 1908 году немецкие исследователи заявили, что создать этот материал с использованием стандартного метода получения аморфных карбонатов — продувкой пузырьков углекислого газа через спиртовой раствор — не получится. Работы 1926 и 1961 годов лишь подтвердили эти выводы.

И что же? А вот что. Однажды исследователи во главе с Йоханом Гомезом де ла Торре (Johan Goméz de la Torre) из Уппсальского университета (Швеция) слегка изменили параметры того же самого процесса, который трижды безуспешно пытались осуществить их предшественники, и по недосмотру отставили материал в реакционной камере на выходные. Придя в понедельник на работу, они выяснили, что там сформировался жёсткий гель, после высыхания оказавшийся... искомым аморфным карбонатом магния!

На анализ материала ушёл год; одновременно велась тонкая настройка эксперимента по получению самогó вещества. При этом выяснилось, что детали, необходимые для понимания механизма реакции, содержатся в одной старой русской диссертации (видимо, речь идёт о модели Дубинина — Астахова. — Прим. ред.). В итоге шведам удалось отработать оптимальную технологию получения материала — при низких температурах и очень простом процессе. Однако самым интересным был не метод, а его результат. Новый материал оказался пронизанным порами диаметром порядка 6 нм — то есть такими, в которые многим молекулам, включая молекулы воды, легко попасть, но не столь просто покинуть. А площадь поверхности у аморфного карбоната магния оказалась вообще рекордной для щелочноземельного металла — 800 м²/г!

Это значит, что по своим сорбентным свойствам материал попадёт в ту же группу, что и цеолиты, металлоорганические каркасные структуры, мезопористый кремнезём и углеродные нанотрубки. При этом он не только не уступает своим именитым собратьям, но и во многом превосходит их. К примеру, в отличие от тех же металлоорганических каркасных структур, его освобождение от абсорбированного материала значительно менее энергозатратно, то есть каждый цикл регенерации будет намного дешевле.

Новый материал, который исследователи назвали уппсалитом, несомненно, пригодится для вытягивания влаги из окружающего воздуха, причём даже при сильном снижении влажности он не теряет её: при комнатной температуре и падении влажности с 95 до 5% уппсалит сохранял 75% собственной влаги, а после нагрева до умеренных температур (менее 100 °С) он способен полностью отдать влагу и быть готовым к повторному использованию.

Словом, перед нами блистательный кандидат в перспективные материалы по контролю влажности в промышленных приложениях, включая электронику и фармацевтику. Кроме того, он может быть использован для очистки воды от разлившейся нефти и иных токсичных отходов.

Отчёт об исследовании опубликован в интернет-журнале PLoS ONE.

Подготовлено по материалам Уппсальского университета.