15
Календарь конференций
  • 18 – 20 октября

    Всероссийская конференция с международным участием «Почвенно-экологические исследования окружающей среды лизиметрическими методами»

  • 21 октября

    Круглый стол "Энергетика будущего в странах Азии и Африки" в рамках "Года науки и технологий в России"

  • 26 октября

    Пятая ежегодная научная конференция консорциума журналов экономического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова

  • 26 – 27 октября

    VI Международная научно-практическая конференция «Инновационная экономика и менеджмент: методы и технологии»

  • 29 – 30 октября

    МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ по японской филологии и методике преподавания японского языка

  • 16 – 19 ноября

    200 лет Греческой революции (1821 – 2021): история, литература, культура

  • 17 – 18 ноября

    Всероссийская научная конференция с международным участием «Природная и антропогенная неоднородность почв и статистические методы ее изучения»

  • 26 ноября

    Международная научная конференция «РКИ: вчера, сегодня и завтра» (посвященная 30-летию кафедры русского языка для иностранных учащихся филологического факультета и 70 –летию преподавания РКИ в стенах Московского университета)

  • 8 декабря

    XI международная научно-практическая конференция НАММИ. Актуальные проблемы медиаисследований – 2021

Все конференции
05/08/21

Химики МГУ нашли идеальный оксид графена для осушающей мембраны

Сотрудники химического факультета и факультета наук о материалах МГУ в составе международной группы исследователей с участием работников немецкого синхротронного центра DESY показали, что для создания эффективно осушающих воздух мембран необходимо использовать оксид графена с максимальной степенью окисленности. Мембраны на основе оксида графена могут найти применение как в бытовых системах вентиляции и кондиционирования, так и в промышленности. Статья опубликована в Carbon – ведущем журнале в области изучения структуры, свойств и применения различных углеродных материалов.

Двумерные материалы рассматриваются учеными как перспективная основа для очень качественных мембран. Надежды основаны на том, что толщина двумерных материалов – всего несколько атомных слоев. За счет этого в них можно создавать слоевые дефекты, пропускающие только определенный вид молекул. Например, оксид графена обладает двумерной структурой и хорошо смачивается водой из-за большого количества кислородсодержащих групп. В результате, материалы на основе оксида графена могут сорбировать до 60% воды относительно своей массы. Повышенная способность материала к поглощению и удалению паров воды определяет их высокую проницаемость через мембрану. Наличие воды между слоями также приводит к блокировке переноса остальных газов. То есть, вода через мембрану пройдёт, а всё остальное – нет.

«Впервые возможность использования мембран на основе оксида графена для осушения газа была показана в 2012 году в работе Нобелевского лауреата Андрея Гейма, – рассказал автор исследования, старший научный сотрудник кафедры неорганической химии химического факультета МГУ Дмитрий Петухов. – Однако в этом и в последующих исследованиях авторы не изучали влияние химического состава и содержания различных функциональных групп на скорость транспорта газов и паров воды, что было сделано в рамках нашей работы».

Оксид графена – это не одно, а целый класс соединений с различным соотношением атомов углерода и кислорода и присутствием различных функциональных групп. Поэтому многие его свойства определяются химическим составом, который задается на стадии синтеза. Дмитрий Петухов с коллегами показали, что для создания высокоэффективных осушающих мембран нужен оксид графена с минимально возможным соотношением атомов углерода к кислороду.

«При большем количестве атомов кислорода увеличивается гидрофильность поверхности материала, и поэтому мембраны лучше пропускают воду, – пояснил Дмитрий Петухов. – Для изучения этого процесса мы получили оксид графена обработкой порошка графита перманганатом калия. Различной степени окисленности добивались изменением соотношения графита и перманганата. Далее из полученной суспензии путем нанесения на подложку формировали мембраны и изучали их транспортные свойства. Комплексное исследование таких мембран требовало использования разнообразных физико-химических методов, поэтому исследования выполнялись также в Удмуртском научном центре РАН и в синхротронном центре DESY».

Мембраны на основе оксида графена могут найти применение и в бытовых системах вентиляции и кондиционирования, и в промышленности, например, при подготовке природного и попутного нефтяного газа к трубопроводному транспорту. Правда, до сих пор существует ряд проблем, связанных с нанесением оксида графена на большие площади, увеличением стабильности и долговечности мембран. Поэтому химики МГУ сейчас активно работают над повышением устойчивости мембран к перепаду давления, экспериментируя с внедрением в межслоевое пространство различных соединений.

Работа выполнена при поддержке гранта Российского фонда фундаментальных исследований.