10
Календарь конференций
  • 13 – 15 сентября

    III всероссийская молодежная школа-конференция с международным участием «Молекулярные механизмы регуляции физиологических функций»

  • 2 – 4 октября

    ХVII Международная научная конференция «Лазаревские чтения» 2019 года

  • 8 октября

    Пленарное заседание Седьмого Международного семинара «Беспозвоночные в коллекциях зоопарков и инсектариев»

  • 23 – 25 октября

    Международная научно-практическая конференция «Предвузовская подготовка иностранных граждан в РФ: история и современность»

  • 21 – 24 ноября

    XIV Международная научно-практическая конференция «Современные информационные технологии и ИТ-образование»

  • 21 – 24 ноября

    VIII Международная конференция-конкурс «Инновационные информационно-педагогические технологии в системе ИТ-образования»

  • 21 – 24 ноября

    IV Международная научная конференция «Конвергентные когнитивно-информационные технологии»

  • 26 – 27 ноября

    Всероссийская научная конференция, посвященная 50-летию кафедры этики «Этика в современном философском дискурсе: проблемы и перспективы»

  • 28 – 30 ноября

    VII Международная научная конференция «Текст: проблемы и перспективы. Аспекты изучения в целях преподавания русского языка как иностранного»

  • 27 января – 1 февраля

    Восьмая школа-конференция «Алгебры Ли, алгебраические группы и теория инвариантов»

  • 27 января – 1 февраля

    Восьмая школа-конференция «Алгебры Ли, алгебраические группы и теория инвариантов»

Все конференции
Олимпиады школьников и универсиады в МГУ
Конкурсы на замещение должностей научных и педагогических работников
Единая поисковая система по зарубежным базам данных
Программы поддержки талантливой молодежи
Мероприятия для школьников и учителей
Проект «Вернадский»
Программы дополни-
тельного образования
05/04/19

Химики МГУ создали мембрану для разделения газов

Установка с мембраной на основе оксида графена // Источник: Пресс-служба химического факультета МГУ
Установка с мембраной на основе оксида графена // Источник: Пресс-служба химического факультета МГУ

Российские химики создали из оксида графена мембрану, способную селективно пропускать пары воды и задерживать азот, метан, бутан и другие газы. Новая схема деления газов может существенно облегчить «сушку» газов перед закачкой в трубопроводы. Результаты исследования опубликованы в издании Journal of Membrane Science.

Оксид графена — это соединение углерода, водорода и кислорода в различных соотношениях, которое образуется при обработке графита сильными окислителями. Отличается от большинства оксидов это соединение тем, что не имеет определенного состава: соотношение атомов углерода и кислорода варьируется в нем в пределах от 2,1 до 2,9. Структура и свойства оксида зависят от способа получения, но общими для всех оксидов является пластинчатое строение — графитоподобные углеродные слои, на поверхности которых прикреплены кислородосодержащие группы атомов: карбонильные, гидроксильные, фенольные.

Окисленный графен синтезируют из графита, обрабатывая смесью серной кислоты, нитрата натрия и перманганата калия (метод Хаммерса, разработанный еще в 1950-ые годы). Современным способом получения оксида графена стало продольное «разрезания» углеродных нанотрубок, в результате чего образуются микроскопические плоские ленты из графена в несколько атомов углерода длиной несколько сотен нанометров.

Благодаря специфической двумерной структуре и существованию разных кислородсодержащих групп оксид графита имеет множество применений в самых разнообразных областях. Модифицированный гидроксидом калия оксид графена может быть использован как высокоёмкий конденсатор. Из слоев оксида графена, предварительно растворенных в воде, получают материал, похожий на сверхпрочную бумагу. Слои оксида графена могут избирательно пропускать воду и не пропускать другие газы, что может быть использовано в мембранах осушителей.

Изучением селективного транспорта паров воды в присутствии других газов занимались сотрудники нескольких российских научных организаций (химический факультет МГУ, факультет наук о материалах МГУ, ИОНХ РАН им. Н.С. Курнакова). Химики использовали оксид графена, синтезированный как по методу Хаммерса, так и из «разрезанных» углеродных нанотрубок. Слои оксидов наносили на оксид алюминия, который обладает упорядоченной пористой структурой с варьируемым размером каналов и плотностью пор.

«Варьирование соотношения размера нанолистов оксида графена и плотности пор позволило комплексно изучить механизмы переноса паров воды в мембранах на основе оксида графена и выделить вклады переноса молекул воды между слоями и по дефектам в нанолистах», — комментирует один из ведущих авторов работы, младший научный сотрудник химического факультета МГУ Дмитрий Петухов.

Ученые показали, что мембраны, изготовленные из листов оксида графена толщиной 25-60 нм, проявляют барьерные свойства по отношению к большинству газов (метан, азот, кислород, бутан), при этом обладая высокой проницаемостью по отношению к парам воды и водорастворимым газам (CO2). Полярные молекулы воды адсорбируются в межслоевом пространстве материала, не позволяя диффундироваться неполярным молекулам через мембрану.

«В данной работе мы сосредоточились на изучении влияния размера нанолистов на скорость транспорта, однако одно из продолжений работы, которым мы сейчас активно занимаемся, состоит в изучении влияния степени окисленности оксида графена на его транспортные свойства», — поделился Дмитрий Петухов.

Мембраны, демонстрирующие селективный транспорт паров воды, могут использоваться для осушения технологических газовых смесей, например, при подготовке воздуха для пневматических систем или же при подготовке природного и попутного нефтяного газа к трубопроводному транспорту.