Создан «невозможный» материал с рекордной площадью поверхности

Источник: phys.org

Новый материал с уникально большой площадью поверхности  и высокой способностью к адсорбции воды синтезировали ученые из университета Упсалы, Швеция. Материал — аморфный безводный карбонат магния, получивший название «Упсалит», поможет в управлении влажностью в электронной и фармацевтической промышленности. Также он найдет применение в сборе токсичных отходов, химических веществ и нефтяных разливов. Стоит отметить, что получение аморфного карбоната магния более чем 100 лет считалось невозможным. Упорядоченные формы карбоната магния (как водного, так и безводного) в изобилии имеются в природе, но создание безводной неупорядоченной формы вызывало множество сложностей.

Еще в 1908 году немецкие исследователи Неуберг и Ревальд пытались синтезировать это вещество, аналогично другим неупорядоченным карбонатам, пропуская газ CO₂ через спиртовую суспензию MgO. В итоге было доказано, что карбонат магния не может быть получен таким образом, потому что вместо него образуется диметилкарбонат магния. Последующие исследования подтвердили выводы немецких ученых. Как рассказал участник нового проекта Йохан Гомес де ла Торре, он и его коллеги, после ряда неудачных попыток синтеза, немного изменили параметры реакции. И по ошибке материал был оставлен в реакционной камере на выходные. В понедельник утром ученые обнаружили, что в реакторе сформировался жесткий гель, который затем был высушен. Больше года потребовалось на детальный анализ материала и тонкую настройку условий эксперимента. В итоге был разработан простой, низкотемпературный процесс синтеза. Аморфный безводный карбонат магния образуется в ходе реакции между MgO, метанолом и CO₂.

Но самым удивительным является даже не получение «невозможного» материала, а его уникальные свойства. По словам профессора Марии Стремме, площадь поверхности упсалита составляет 800 квадратных метров на грамм, это самый высокий показатель среди карбонатов щелочных металлов. Весь материал заполнен порами диаметром около 6 нм. Характеристики упсалита позволяют отнести его к категории мезопористых соединений, наряду с кремнеземом, цеолитами, металлорганическими структурами и углеродными нанотрубками. Адсорбционная емкость материала примерно на 50% выше, чем у гигроскопичного цеолита-Y. Упсалит способен удерживать более 75% адсорбированной воды, когда влажность среды снижается с 95% до 5% при комнатной температуре. Для восстановления адсобционных свойств влажного материала его достаточно нагреть до 95°С.

Рисунок: physorg.com