4,4'-(4-amino-4H-1,2,4-triatsoli-3,5-diyyli)dibentsoehappopohjaiset metalliorgaaniset verkkorakenteet ja hiilidioksidin suora talteenotto ilmasta
Tekijät
Päivämäärä
2022Tekijänoikeudet
Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.
Ilmakehän kasvavan hiilidioksidipitoisuuden aiheuttama ilmastonmuutos on yksi nykyajan suurimmista globaaleista uhista, ja sen hillitsemiseksi on tehtävä huomattavia ja välittömiä muutoksia, joilla pystytään vähentämään ihmisen aiheuttamia kasvihuonekaasupäästöjä. Hiilidioksidia (CO2) otetaan nykypäivänä runsaasti talteen erilaisista pistelähteistä, kuten esimerkiksi suurista tehtaista ja energiantuotantolaitoksista, mutta tämä ei yksinään riitä laskemaan jo kohonnutta ilmakehän CO2-pitoisuutta riittävästi, vaan sen lisäksi tarvitaan myös hiilidioksidin suoraa talteenottoa ilmasta (Direct air capture, DAC). Talteen otetusta CO2:sta on mahdollista valmistaa polttoaineita, kuten esimerkiksi metanolia, tai se voidaan säilöä syvälle maanalaisiin varastoihin tai meren pohjaan. Yksi potentiaalisista DAC-olosuhteissa tehtävään talteenottoon käytettävistä sorbenttivaihtoehdoista ovat metalliorgaaniset verkkorakenteet (Metal-organic framework, MOF).
MOF:it ovat nimensä mukaisesti metalli-ioneista tai klustereista sekä niitä yhdistävistä orgaanisista ligandeista koostuvia verkkorakenteita, joilla on usein mielenkiintoisia ominaisuuksia kuten suuri huokoisuus ja ominaispinta-ala. Lisäksi niiden sisältämät ligandit ovat usein muokattavissa postsynteettisesti orgaanisen kemian keinoin. MOF:ien valmistukseen käytetään tyypillisesti paljon energiaa vaativia solvotermisiä reaktioita, mutta nykyään on kehitetty myös vaihtoehtoisia synteesimenetelmiä, joilla synteesin energiatehokkuutta voidaan parantaa. Lisäksi uusilla menetelmillä on mahdollista valmistaa MOF:eja ilman ympäristölle haitallisia orgaanisia liuottimia. MOF:it ovat usein jauhemaisia, joten teollisen mittakaavan käyttöä varten niistä tulee valmistaa suurempia kappaleita, kuten esimerkiksi kalvoja tai pellettejä.
Tutkielman kokeellisessa osassa valmistettiin uusia kirjallisuudesta löytyneeseen 4,4'-(4-amino-4H-1,2,4-triatsoli-3,5-diyyli)dibentsoehappoon (dbatH2) pohjautuvia MOF-rakenteita, joiden rakennetta ja CO2-adsorptio-ominaisuuksia karakterisoitiin. Ligandin huonon liukoisuuden vuoksi siitä valmistettiin natriumsuola (dbatNa2), jonka avulla ligandista saatiin vesiliukoinen. Natriumsuolan avulla onnistuttiin tuottamaan kolmea erilaista karakterisointikelpoista sinkkiä sisältävää MOF-rakennetta, joista yksi sisälsi kahta eri ligandia. Termogravimetristen sorptiomittausten perusteella kokeellisessa osuudessa tutkittujen MOF-rakenteiden CO2-talteenottokapasiteetit jäivät melko marginaalisiksi (< 1 mmol/g), mutta toisaalta tutkimusten aikana havaittu ligandin ja MOF:ien fluoresenssi voi mahdollistaa niille muita käyttökohteita.
...
Metadata
Näytä kaikki kuvailutiedotKokoelmat
- Pro gradu -tutkielmat [28039]
Samankaltainen aineisto
Näytetään aineistoja, joilla on samankaltainen nimeke tai asiasanat.
-
Metalliorgaanisiin verkkorakenteisiin perustuva hiilidioksidin suoraan ilmasta talteenotto ja konversio
Karjalainen, Emma (2022)Tämän luonnontieteiden kandidaatin tutkielman kirjallinen osuus käsittelee metalliorgaanisia verkkorakenteita ja niiden käyttöä hiilidioksidin talteenotossa ja muuntamisessa arvokkaammiksi aineiksi. Kirjallisuuskatsauksessa ... -
Synthesis and testing of direct air capture adsorbents
Lundahl, Jussi (2021)Tämän tutkielman kirjallisuusosassa tarkastellaan hiilidioksidin tuottamia ongelmia ja ratkaisuja hiilidioksidin sieppaamiseen. Hiilidioksidin ilmasta kaappaus (DAC) ja siihen sopivia adsorbentteja käsitellään tarkemmin, ... -
Computational studies of chemical looping combustion materials and CO₂ activating surfaces
Parviainen, Teemu (University of Jyväskylä, 2016) -
Use of nanostructures as oxygen carriers in chemical looping combustion
Aho, Kaisa (2013)The usage of fossils fuels has increased carbon dioxide emissions, and the carbon dioxide is responsible for global warming and sea level rising. One of the most promising ways of carbon capturing from the power plants is ... -
Influence of a Cu–zirconia interface structure on CO2 adsorption and activation
Gell, Lars; Lempelto, Aku; Kiljunen, Toni; Honkala, Karoliina (American Institute of Physics, 2021)CO2 adsorption and activation on a catalyst are key elementary steps for CO2 conversion to various valuable products. In the present computational study, we screened different Cu–ZrO2 interface structures and analyzed the ...
Ellei toisin mainittu, julkisesti saatavilla olevia JYX-metatietoja (poislukien tiivistelmät) saa vapaasti uudelleenkäyttää CC0-lisenssillä.