science >> Wetenschap >  >> nanotechnologie

Nieuwe methode voor het maken van mesoporeuze materialen uit industriële polymeren

Een schematisch aanzicht van een mesoporeus polymeer. Polymeersamenstellingen in nanovezelvorm met poriën van 10 tot 20 nm in diameter zijn op een verfijnde manier vertakt om een ​​minuscule driedimensionale netwerkstructuur te creëren. De gele lijnen vertegenwoordigen samenstellingen van polymeerketens die nanovezels vormen.

Een team van onderzoekers in de Separation Functional Materials Group van de Polymer Materials Unit, Divisie Geavanceerde Sleuteltechnologieën, Nationaal Instituut voor Materiaalkunde, erin geslaagd een hoogwaardig olie-absorberend middel te ontwikkelen door een mesoporeus materiaal te creëren met poriën met een diameter van ongeveer 10 nm, met behulp van technische kunststoffen die veel worden gebruikt als industriële materialen.

Op de plaats van olie- of aardgasontwikkeling, er ontstaat een grote hoeveelheid met olie verontreinigd water. Om te voorkomen dat dergelijk water het milieu vervuilt, een goedkoop en efficiënt waterbehandelingssysteem is gewenst. In dit opzicht, verwacht werd dat de technologie voor het maken van een mesoporeus materiaal uit een polymeer voor algemeen gebruik een methode zou verschaffen voor het produceren van een hoogwaardig olie-absorberend middel. Echter, de conventionele technologie was niet in staat om op een gecontroleerde manier een morfologie op nanoschaal van een poreus polymeer te vormen, en dit vormde een obstakel voor de productie van een hoogwaardig absorptiemiddel met behulp van een polymeer.

Tijdens het produceren van een industrieel poreus polymeer, fasescheiding van een polymeeroplossing was op grote schaal gebruikt. Als we kennis nemen van dit fenomeen, dat is, cryogene scheiding van een polymeeroplossing in een polymeer en een oplosmiddel, de NIMS-onderzoekers slaagden erin om het oplosmiddel nanokristallen te laten vormen in technische kunststoffen. Vervolgens, door deze nanokristallen op een unieke manier te verwijderen, ze kwamen tot het creëren van een mesoporeus polymeer waarin poriën op nanoschaal in volgorde zijn verbonden. Dit mesoporeuze polymeer kan de vorm aannemen van een vel, bolletje, of vezels. Onder bijzondere voorwaarden, de onderzoekers waren verder in staat om een ​​polymeer te maken met poriën met een straal van 1,9 nm.

Het nieuw ontwikkelde mesoporeuze polymeer, met zijn grote oppervlakte van meer dan 300m2 per gram, olie die zich in water bevindt, efficiënt kan absorberen. Bij de test met betrekking tot de absorptiegraad van cresol in met olie verontreinigd water, de onderzoekers merkten op dat dit nieuwe absorptiemiddel meer dan 260 mg cresol per gram kan opnemen. Bovendien, het nieuwe absorptiemiddel desorbeert olie bij hoge temperatuur, waardoor het absorberend materiaal herhaaldelijk kan worden gebruikt. Het is ook uitstekend in het absorberen van gassen, zoals koolstofdioxide, en zal daarom naar verwachting worden toegepast als gasscheidingsmiddel.