Akceptuję
W ramach naszej witryny stosujemy pliki cookies w celu świadczenia państwu usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczone w Państwa urządzeniu końcowym. Możecie Państwo dokonać w każdym czasie zmiany ustawień dotyczących cookies. Więcej szczegółów w naszej Polityce Prywatności

Zamknij X
Armatura

Naukowy styl życia

Nauka i biznes

Strona główna Informacje
Dodatkowy na dole
Dodatkowy na dole

Nanomateriały z wybuchów wulkanu

Popyt na produkty rewolucji nanotechnologicznej – nanocząstki, węglowe nanorurki, fullereny, kropki kwantowe – rośnie błyskawicznie, więc duże firmy chemiczne zwiększają swoje możliwości produkcyjne. W miarę jak produkcja zmienia się z modelu laboratoryjnego w produkcję przemysłową, ceny za te wyroby maleją błyskawicznie.

Trend ten był najbardziej widoczny w przypadku nanorurek węglowych, których wartość spadła z astronomicznego poziomu: jeszcze kilka lat temu kilogram nanorurek wielowarstwowych był wart dziesiątki tysięcy dolarów; dziś cena niektórych nanorurek wielowarstwowych spadła do zaledwie kilkuset dolarów za kilogram.

W miarę postępowania tej tendencji nanomateriały stają się zwykłymi towarami; prędzej czy później tak przyziemne sprawy, jak ograniczenie dostępnych zasobów (przykład – na Ziemi jest coraz mniej indu, który razem z tlenkiem(II) cyny wchodzi w skład powłok, które są stosowane we wszystkich płaskich ekranach – ta opcja powoli staje się ślepą uliczką), koszt materiałów użytych do produkcji, ilość i koszt energii użytej w syntezie nanomateriałów staną się kluczowymi czynnikami kosztowymi i przeszkodami trudnymi do pokonania.

Niedawne zainteresowanie rozwojem paliw z biomasy (biopaliwa) jest jednym z przykładów na to, że „zasoby naturalne” są czymś więcej niż cennymi, i często ograniczonymi, zapasami takimi jak paliwa kopalne czy cenne minerały. W przypadku biopaliw, gdzie produkcja paliwa jest rywalem dla produkcji żywności, problem jest rozwiązywany przez stworzenie kolejnego. Lecz istnieją pokaźne zasoby „niepotrzebnych” zasobów naturalnych - skał i kamieni, które dosłownie leżą wszędzie, a które mogą znaleźć swoje zastosowanie w nanotechnologii.

Niemieccy badacze dali temu dowód pokazując, że naturalne nanostruktury znalezione w skałach pochodzących z lawy wulkanicznej mogą być użyte w syntezie nanomateriałów, a także w katalizie  w procesie produkcji buta-1,3-dienu i styrenu.

„Główną cechą naszej pracy jest użycie cząstek tlenków żelaza, których jest mnóstwo w minerałach, jako naturalnych katalizatorów w procesie uzyskiwania nanorurek węglowych bez wcześniejszego przetwarzania lawy oraz korzystanie z kompozytów lawo-węglowych jako katalizatorów, również bez wcześniejszego przetwarzania”, powiedział Nanowerk dr Dangsheng Su. „Pokazaliśmy dobre i stabilne rezultaty syntetycznych kompozytów w reakcjach katalitycznych. Biorąc pod uwagę fakt, że żelazo istnieje w sporej liczbie minerałów, glin, gleb, a nawet w roślinach, możemy rozpocząć nową erę, erę tańszej produkcji unieruchomionych nanorurek węglowych i poszerzyć, z powodu niższych kosztów, możliwości ich zastosowania w obszarach innych niż kataliza.”

Su, naukowiec z Fritz Haber Institute Towarzystwa Maxa Plancka w Berlinie, opublikował swoje rezultaty razem ze współpracownikami ze swojego instytutu i Laboratorium Fizyki Molekularnej Instytutu Rudjera Boskovicia w Zagrzebiu 27 sierpnia 2008 roku w internetowej edycji „Advanced Materials” (tytuł artykułu „Mount-Etna-Lava-Supported Nanocarbons for Oxidative Dehydrogenation Reactions”).

W poprzednim Nanowerk Spotlight (pt. „Lava as nanotechnology catalyst”) informowaliśmy o wcześniejszych badaniach Su i jego kolegów, które opisywały pierwsze kroki w użyciu lawy jako materiału i katalizatora w syntezie nanorurek i nanowłókien węglowych.

Ich ostatnie eksperymenty pokazały wysoką wydajność produkcji nanorurek: w skali laboratoryjnej, bez wcześniejszej obróbki chemicznej pokruszonej skały wulkanicznej, 1,05 grama nanowęgla może być unieruchomione na 0,2 grama lawy.

„Unieruchamianie nanorurek/nanowłókien na minerałach bez przygotowania katalizatora jest bardzo zachęcające, ponieważ z powodu ich luźnej formy „sadzy” nanorurki/nanowłókna nie mogą być stosowane w wielu sytuacjach, np. w katalizie czy uzdatnianiu wody pitnej”, stwierdza Su. „Pokazano, że nanorurki i nanowłókna są bardzo aktywnymi katalizatorami w reakcjach chemicznych, jednakże techniczne problemy, takie jak miejsca o podwyższonej temperaturze czy spadki ciśnienia obniżają właściwości katalityczne. Możemy tego uniknąć unieruchamiając nanowęgiel na materiale.”

Mając możliwość syntezy nanorurek węglowych i katalizatorów dla reakcji chemicznych za jednym razem i za pomocą łatwo dostępnych naturalnych katalizatorów, koszty produkcji nanorurek mogą spaść jeszcze bardziej.
Jako reakcję testową, naukowcy z Towarzystwa Maxa Plancka wybrali utleniające odwodornianie węglowodorów, tzn. wytwarzanie 1,3-butadienu z butenu i styrenu z etylobenzenu. Ta druga reakcja jest jednym z 10 największych chemicznych procesów przemysłowych na świecie.

Su stwierdza, że w przemianie butenu na 1,3-butadien, 65% butenu ulega konwersji na początku reakcji. „Ten współczynnik rośnie i stabilizuje się na poziomie 80% po około 10 godzinach. Stabilny, wyższy niż 50% współczynnik uzyskiwanego 1,3-butadienu jest uzyskiwany po okresie aktywacji. W produkcji styrenu z etylobenzenu, współczynnik konwersji etylobenzenu stabilizuje się na poziomie 30% po krótkim okresie deaktywacji na początku reakcji. Osiągamy wysoką selektywność dla styrenu większą niż 85%, co daje 25% współczynnik uzyskiwanego styrenu”.

Czysta lawa nie wykazuje szczególnej reaktywności w reakcji testowej. Naukowcy zaobserwowali, że reakcja zachodzi o wiele szybciej, kiedy jako katalizator używane są nanorurki węglowe unieruchomione na lawie (w przeciwieństwie do korzystania z luźnych nanonurek), co ilustruje   wyższość unieruchomionych nanorurek w procesie katalizy. Podobnie dzieje się w przypadku przemiany etylobenzenu w styren. Su ponadto zaznacza, że reakcja zachodzi szybciej niż przy użyciu katalizatorów dostępnych w literaturze.

Podczas kiedy była to tylko demonstracja udowadniająca koncept, wydaje się, że hybrydowe węglowe katalizatory takie jak te użyte przez naukowców z Maxa Plancka mają potencjał, aby konkurować z przemysłowo zoptymalizowanymi systemami dla testowanych reakcji; i bardziej ogólnie, te odrzucane materiały i obfite, łatwo dostępne zasoby naturalne mogą okazać się użytecznymi materiałami dla chemii, katalizy i nanotechnologii.

Źródło: www.nanonet.pl

Tagi: lab, laboratorium, laboratoria, nanorurki, nanocząstki, wulkan, minerały
Drukuj PDF
wstecz Podziel się ze znajomymi

Recenzje




Informacje dnia: Newsletter II edycja konkursu „Owad w obiektywie” Lekooporne bakterie zabijają setki tysięcy ludzi Kompozyty węglowe do ekranowania mikrofal Onkolog szuka haka na raka Polska technologia wytwarzania paliwa z plastiku Newsletter II edycja konkursu „Owad w obiektywie” Lekooporne bakterie zabijają setki tysięcy ludzi Kompozyty węglowe do ekranowania mikrofal Onkolog szuka haka na raka Polska technologia wytwarzania paliwa z plastiku Newsletter II edycja konkursu „Owad w obiektywie” Lekooporne bakterie zabijają setki tysięcy ludzi Kompozyty węglowe do ekranowania mikrofal Onkolog szuka haka na raka Polska technologia wytwarzania paliwa z plastiku

Partnerzy

GoldenLine Fundacja Kobiety Nauki Job24 Obywatele Nauki NeuroSkoki Portal MaterialyInzynierskie.pl Uni Gdansk MULTITRAIN I MULTITRAIN II Nauki przyrodnicze KOŁO INZYNIERÓW PB ICHF PAN FUNDACJA JWP NEURONAUKA Mlodym Okiem Polski Instytut Rozwoju Biznesu Analityka Nauka w Polsce CITTRU - Centrum Innowacji, Transferu Technologii i Rozwoju Uniwersytetu Akademia PAN Chemia i Biznes Farmacom Świat Chemii Forum Akademickie Biotechnologia     Geodezja Instytut Lotnictwa EuroLab

Szanowny Czytelniku!

 
25 maja 2018 roku zacznie obowiązywać Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2016/679 z dnia 27 kwietnia 2016 r (RODO). Potrzebujemy Twojej zgody na przetwarzanie Twoich danych osobowych przechowywanych w plikach cookies. Poniżej znajdziesz pełny zakres informacji na ten temat.
 
Zgadzam się na przechowywanie na urządzeniu, z którego korzystam tzw. plików cookies oraz na przetwarzanie moich danych osobowych pozostawianych w czasie korzystania przeze mnie ze strony internetowej Laboratoria.net w celach marketingowych, w tym na profilowanie i w celach analitycznych.

Kto będzie administratorem Twoich danych?

Administratorami Twoich danych będziemy my: Portal Laboratoria.net z siedzibą w Krakowie (Grupa INTS ul. Czerwone Maki 55/25 30-392 Kraków).

O jakich danych mówimy?

Chodzi o dane osobowe, które są zbierane w ramach korzystania przez Ciebie z naszych usług w tym zapisywanych w plikach cookies.

Dlaczego chcemy przetwarzać Twoje dane?

Przetwarzamy te dane w celach opisanych w polityce prywatności, między innymi aby:

Komu możemy przekazać dane?

Zgodnie z obowiązującym prawem Twoje dane możemy przekazywać podmiotom przetwarzającym je na nasze zlecenie, np. agencjom marketingowym, podwykonawcom naszych usług oraz podmiotom uprawnionym do uzyskania danych na podstawie obowiązującego prawa np. sądom lub organom ścigania – oczywiście tylko gdy wystąpią z żądaniem w oparciu o stosowną podstawę prawną.

Jakie masz prawa w stosunku do Twoich danych?

Masz między innymi prawo do żądania dostępu do danych, sprostowania, usunięcia lub ograniczenia ich przetwarzania. Możesz także wycofać zgodę na przetwarzanie danych osobowych, zgłosić sprzeciw oraz skorzystać z innych praw.

Jakie są podstawy prawne przetwarzania Twoich danych?

Każde przetwarzanie Twoich danych musi być oparte na właściwej, zgodnej z obowiązującymi przepisami, podstawie prawnej. Podstawą prawną przetwarzania Twoich danych w celu świadczenia usług, w tym dopasowywania ich do Twoich zainteresowań, analizowania ich i udoskonalania oraz zapewniania ich bezpieczeństwa jest niezbędność do wykonania umów o ich świadczenie (tymi umowami są zazwyczaj regulaminy lub podobne dokumenty dostępne w usługach, z których korzystasz). Taką podstawą prawną dla pomiarów statystycznych i marketingu własnego administratorów jest tzw. uzasadniony interes administratora. Przetwarzanie Twoich danych w celach marketingowych podmiotów trzecich będzie odbywać się na podstawie Twojej dobrowolnej zgody.

Dlatego też proszę zaznacz przycisk "zgadzam się" jeżeli zgadzasz się na przetwarzanie Twoich danych osobowych zbieranych w ramach korzystania przez ze mnie z portalu *Laboratoria.net, udostępnianych zarówno w wersji "desktop", jak i "mobile", w tym także zbieranych w tzw. plikach cookies. Wyrażenie zgody jest dobrowolne i możesz ją w dowolnym momencie wycofać.
 
Więcej w naszej POLITYCE PRYWATNOŚCI
 

Newsletter

Zawsze aktualne informacje