Chemia a zanieczyszczenia chemiczne
Badacze liczą, że wyniki tego projektu przyczynią się do opracowania nowych materiałów, które pozwolą na efektywną walkę z chemicznymi zanieczyszczeniami środowiska. Wspólny project naszego Uniwersytet oraz Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu finansowany będzie z NCN. W ramach Opus przeznaczono na niego 2 245 044 zł.
“Nowe sieci hybrydowe typu MOP-polimer i MOF-polimer jako efektywne materiały do neutralizacji substancji toksycznych (Novel MOP-polymer and MOF-polymer hybrid networks as effective materials for destruction of toxic pollutants)” – to projekt, którym pokieruje dr hab. inż. Wojciech Bury z Wydziału Chemii UWr.
Skąd pomysł?
Dr hab. inż. Wojciech Bury, prof. UWr, kierownik projektu: – Rosnąca populacja na Ziemi wymusza stosowanie na ogromną skalę środków chemicznych, na przykład w rolnictwie, które mają ogromny wpływ na nasze zdrowie. Ponadto emisja toksycznych zanieczyszczeń do atmosfery, wśród których są produkty uboczne wielu procesów chemicznych (np. spalania), stanowi realne zagrożenie dla naszego środowiska naturalnego. W związku z tym poszukujemy, między innymi, nowych technologii oczyszczania powietrza, wody i gleby w celu wychwytywania szkodliwych gazów i lotnych związków organicznych (LZO) i neutralizacji do substancji mniej szkodliwych dla środowiska i człowieka. Szczególnie pożądane jest opracowanie lekkich materiałów nadających się do tworzenia środków ochrony osobistej w tym odzieży, które mogą szybko neutralizować działanie substancji toksycznych.
Czy możliwe jest połączenie dwóch materiałów o bardzo różnych właściwościach?
– Naukowcy nieustannie pracują nad tworzeniem nowych kompozytów i hybryd, które łączą pożądane właściwości materiałów różnego typu. W naszym projekcie, zaproponowaliśmy nową strategię otrzymywania porowatych materiałów hybrydowych MOF-polimer. Obiektem naszego działania będą lotne związki organiczne, które uważane są za główną grupę substancji zanieczyszczających powietrze, i prowadzące np. do powstawania smogu o bardzo niekorzystnych konsekwencjach dla zdrowia każdego z nas. Szczególnie szkodliwą klasą LZO są tzw. bojowe środki trujące (BŚT), które choć zakazane od 1997 r. przez Konwencję o broni chemicznej, są łatwo dostępne dla terrorystów czy autorytarnych rządów i stanowią ogólnoświatowe zagrożenie.
Czym są zatem hybrydy MOF-polimer i jak działają?
– W projekcie chcemy trwale połączyć dwie grupy materiałów: tzw. MOF i polimery organiczne. Materiały MOF (sieci metaliczno-organiczne) w swojej budowie zawierają wolne przestrzenie, które są odpowiedzialne za proces adsorpcji cząsteczek, co możemy skojarzyć z procesem nasączania zwykłej gąbki wodą. [1] W naszym przypadku materiał porowaty MOF ma za zadanie związać i zneutralizować określone substancje chemiczne w postaci gazowej czy ciekłej. Z kolei drugi składnik – polimer organiczny ma wspierać i zabezpieczać strukturę materiału MOF poprzez silne związanie obu komponentów oraz obecność określonych funkcji, które możemy zaprojektować w polimerze. Bardzo ważnym aspektem jest również procesowalność materiału hybrydowego, aby mógł być zastosowany w różnych formach użytkowych (tkanina, monolit, itp.).
A o jakich polimerach mowa?
Dr hab. Izabela Czeluśniak, główny wykonawca w projekcie i specjalistka chemii polimerów: – Zastosujemy wysoce programowalne polimery i kopolimery otrzymywane z monomerów zawierających norbornen lub acetylen, które mogą być polimeryzowane w ściśle kontrolowany sposób. Spośród wielu typów materiałów polimerowych wybraliśmy dwa – poliacetyleny i polinorborneny. Pierwszy z nich można otrzymać w wyniku polimeryzacji alkinów, drugi na drodze metatezowej polimeryzacji wiązania podwójnego (ROMP) olefin cyklicznych. Wybór tych polimerów nie był przypadkowy. Poliacetyleny i polinorborneny mają zbliżoną budowę składającą się z pojedynczych i podwójnych wiązań węgiel-węgiel. To w połączeniu z odpowiednimi podstawnikami przy wiązaniach skutkuje szerokim spektrum unikalnych właściwości, takich jak np. przewodnictwo elektryczne, nieliniowe właściwości optyczne, przepuszczalność gazów, właściwości elektroluminescencyjne itd. Wymienione metody pozwalają na syntezę polimerów o pożądanych właściwościach w sposób kontrolowany dzięki szerokiej gamie komercyjnie dostępnych katalizatorów. Jako ciekawostkę dodajmy jeszcze, że ciekawe właściwości poliacetylenów i ogromny potencjał metatezy zostały dostrzeżone nie tylko przez naukowców, ale także uhonorowane przez komisję Noblowską (Alan J. Heeger, Alan G. MacDiarmid i Hideki Shirakawa w 2000r. oraz Yves Chauvin, Robert H. Grubbs i Richard R. Schrock w 2005r.).
Konkurs OPUS 27 został ogłoszony w marcu tego roku, a rozstrzygnięty 4 grudnia 2024 r. Na Uniwersytet Wrocławski w tym rozdaniu środki OPUS trafią do 12-stu badaczy i badaczek.
OPUS to konkurs o szerokiej formule, w którym o finansowanie projektów badawczych z zakresu badań podstawowych mogą ubiegać się badacze na każdym etapie kariery naukowej, niezależnie od wieku i poziomu doświadczenia. Dzięki grantowi OPUS mogą zbudować duże zespoły badawcze, realizować projekty wykorzystujące wielkie międzynarodowe urządzenia badawcze, a także podjąć współpracę z partnerami zagranicznymi.
Kto otrzymał grany z NCN w grudniowym rozdaniu czytaj:
[1] M. Pander, N. Skałecka, J. Prus, O. Stani, W. Bury, Wiadomości Chemiczne, 2024, 78, 1697-1729, DOI: 10.53584/wiadchem.2024.11.13.
oprac. kg
Data publikacji: 19.12.2024
Dodane przez: M.J.
