Блог

Jun 04, 2023

Оксфордский университет добился успеха в борьбе с опасностью

Впервые химики из Оксфорда создали фторсодержащие химикаты, имеющие решающее значение для многих отраслей промышленности, без использования опасного газообразного фторида водорода. Инновационный метод команды, опубликовавший это

Впервые химики из Оксфорда создали фторсодержащие химикаты, имеющие решающее значение для многих отраслей промышленности, без использования опасного газообразного фторида водорода. Инновационный метод команды, опубликованный на этой неделе в ведущем журнале Science, может оказать огромное влияние на повышение безопасности и выбросов углекислого газа в растущей мировой промышленности. Коммерциализируя эту технологию, мы стремимся обеспечить разработку безопасных, устойчивых и экономичных технологий. -эффективный синтез фторуглеродов во всем мире. Мы надеемся, что это исследование побудит ученых всего мира найти революционные решения сложных химических проблем с перспективой общественной пользы. Профессор Вероник Гувернер, факультет химии Оксфордского университета. ряд важных применений, включая полимеры, агрохимикаты, фармацевтику и литий-ионные батареи в смартфонах и электромобилях, с глобальным рынком в 21,4 миллиарда долларов в 2018 году. В настоящее время все фторсодержащие химикаты производятся из токсичного и коррозионного газа фтористого водорода (HF) в очень энергозатратный процесс. Несмотря на строгие правила техники безопасности, за последние десятилетия разливы высокочастотной кислоты происходили множество раз, иногда с несчастными случаями со смертельным исходом и пагубными последствиями для окружающей среды. Колледж Лондона и Университет штата Колорадо черпали вдохновение из естественного процесса биоминерализации, который формирует зубы и кости. Обычно сам HF производится путем реакции кристаллического минерала, называемого плавиковым шпатом (CaF2), с серной кислотой в суровых условиях, прежде чем он будет использован для производства фторсодержащих химикатов. В новом методе фторсодержащие вещества производятся непосредственно из CaF2, полностью минуя производство HF: достижение, к которому химики стремились на протяжении десятилетий. В новом методе твердотельный CaF2 активируется с помощью процесса, основанного на биоминерализации, который имитирует способ что минералы фосфата кальция биологически образуются в зубах и костях. Команда исследователей измельчала CaF2 с порошкообразной солью фосфата калия в шаровой мельнице в течение нескольких часов, используя механохимический процесс, который развился из традиционного способа, которым мы измельчаем специи пестиком и ступкой. Полученный порошкообразный продукт, названный Флюоромикс, позволил синтез более 50 различных фторсодержащих веществ непосредственно из CaF2 с выходом до 98%. Разработанный метод может оптимизировать текущую цепочку поставок и снизить потребности в энергии, помогая достичь будущих целей устойчивого развития и снизить выбросы углекислого газа в отрасли. Кроме того, разработанный твердотельный процесс был столь же эффективен с плавиковым шпатом кислотного качества ( > 97%, CaF2), как и в случае с CaF2 синтетического реагента. Этот процесс представляет собой сдвиг парадигмы производства фторсодержащих химикатов по всему миру и привел к созданию FluoRok, дочерней компании, основанной в 2022 году, которая опирается на десятилетия исследований в лабораториях ведущего автора профессора Вероник Гувернер из FRS из Химический факультет Оксфордского университета. Запатентованная технология FluoRok напрямую использует фторированные отходы или природный минерал флюорит в качестве источника для доступа к ценным соединениям, которые являются ключом к мировому энергетическому переходу, нашему глобальному снабжению продовольствием и нашему здоровью. Профессор Гувернер сказал: «Прямое использование CaF2 для фторирования — это Святой Грааль в этой области, и решение этой проблемы искали десятилетиями. Переход к устойчивым методам производства химикатов с уменьшенным или нулевым вредным воздействием на окружающую среду сегодня является высокоприоритетной целью, которую можно ускорить с помощью амбициозных программ и полного переосмысления текущих производственных процессов. Это исследование представляет собой важный шаг в этом направлении, поскольку метод, разработанный в Оксфорде, потенциально может быть реализован в любом месте в научных кругах и промышленности, минимизировать выбросы углекислого газа, например, за счет сокращения цепочек поставок, и обеспечить повышенную надежность в свете хрупкости глобальных цепочек поставок. Калум Патель, аспирант кафедры химии и один из ведущих авторов исследования, добавил: «Механохимическая активация CaF2 фосфатной солью была захватывающим изобретением, поскольку этот, казалось бы, простой процесс представляет собой высокоэффективное решение проблемы сложная проблема; однако остались большие вопросы о том, как работает эта реакция. Сотрудничество сыграло ключевую роль в ответе на эти вопросы и в продвижении нашего понимания этой новой, неизведанной области химии фтора. Успешные решения больших проблем возникают благодаря междисциплинарным подходам и опыту, я думаю, что эта работа действительно отражает важность этого. Исследование «Фторхимические вещества из плавикового шпата с помощью механохимического процесса с использованием фосфатов в обход HF» было опубликовано в журнале Science.