fi en en fi en en fi en en zh fi fi en fi en fi en fi en fi en en zh en en de eo en en fi jbo ru hbs_lat en jbo en zh en jv pl fi uk si war en es war fi jbo fi fi jbo fi en es es fi jbo es en es fi fi jbo fi en es fi fi jbo fi en es en fi jbo en en es fi de en fi en fi en it en fi en en en en en en id de en en sl en en en fi fi fi fi fi fi fi en fi fi en fi fi pl fi en en en en en en en en en en en en en en en fa en en en en fi en en en en en en en en en en en en en en
JYX - Hiilidioksidin suoraan ilmasta talteenotto amino-triatsoli ligandeihin pohjautuvilla metalliorgaanisilla verkkorakenteilla (full record)
University of Jyväskylä | JYX Digital Repository
English  | Give feedback |
JavaScript is disabled for your browser. Some features of this site may not work without it.
Metalliorgaanisiin verkkorakenteisiin (engl. metal-organic framework; MOF) liittyvä tutkimus on kasvanut viime vuosina merkittävästi niin kansainvälisellä kuin kansallisellakin tasolla. Yhdistekohtaisesti MOF-materiaaleilla on havaittu olevan erittäin mielenkiintoisia fysikaaliskemiallisia ja rakenteellisia ominaisuuksia, joita voidaan mahdollisesti hyödyntää laaja-alaisesti erilaisissa lähitulevaisuuden käytännön sovellutuksissa esimerkiksi kemian ja tekniikan aloilla. Hyvänä esimerkkinä intensiivisesti tutkittavasta sovellusalasta on hiilidioksidin talteenotto kiinteiden MOF-pohjaisten adsorbenttimateriaalien avulla. Ne ovat osoittautuneet erittäin potentiaalisiksi sorbenteiksi hiilidioksidin (CO2) talteenotossa, yhdisteiden omatessa suuren huokoisuuden ja sitä kautta suuren reaktiivisen ominaispinta-alan. Hiilidioksidin talteenotossa päätavoitteena on hillitä ilmastonmuutosta ottamalla talteen hiilidioksidipäästöjä pistelähteistä (energiantuotantolaitokset, teollisuus) tai suoraan ympäröivästä ilmasta (engl. direct air capture; DAC). Talteen otettua hiilidioksidia voidaan hyödyntää esimerkiksi polttoaineiden valmistuksessa tai se voidaan varastoida maanalaisiin varastoihin, jolloin hiilidioksidia saadaan poistettua ilmakehästä pysyvästi. Hiilinegatiivisen emissiotaseen saavuttamiseksi talteenottoprosessista aiheutuvien CO2-kokonaispäästöjen täytyy olla pienempiä kuin prosessin kokonaistalteenotto sen elinkaarena. Pistelähde talteenottoprosesseissa hiilidioksidi otetaan talteen pistelähteiden tuottamista savukaasuista, jolloin prosessi voi parhaimmillaan olla hiilineutraali. DAC-talteenotto prosesseista sen sijaan ei aiheudu päästöjä, jos prosessiin tarvittava sähkö tuotetaan uusiutuvilla energianlähteillä ja näin ollen prosessin hiilinegatiivisuus on mahdollista. DAC-talteenotto on kuitenkin vielä pääasiassa kehitysvaiheessa ja sen nykyiset kustannukset ovat vielä merkittävästi perinteisiä talteenottotekniikoita suuremmat. Tämän takia tutkimusta tarvitaan mm. entistä tehokkaampien ja prosessikestävyydeltään parempien sorbenttimateriaalien kehitystyössä, sekä sorptioprosessien optimoinnissa. MOF-yhdisteisiin perustuvaa hiilidioksidin DAC-talteenottoa on tutkittu toistaiseksi lähinnä pienissä mittakaavoissa (mg- ja g-skaalat), mutta näiden tutkimusten perusteella on havaittu merkittävää potentiaalia ja talteenottokapasiteettien kasvua perinteisiin epäorgaanisiin talteenottomateriaaleihin verrattuna. Yksi keskeisimmistä haasteista MOF-yhdisteiden teollisen mittakaavan hyödyntämisessä on ollut niiden valmistuksen huono skaalautuvuus teollisiin mittakaavoihin. Tähänkin ongelmaan on kehitteillä ratkaisuja, mutta DAC-talteenoton suuren mittaluokan, niin fysikaaliskemialliset kuin tuotannollisetkin haasteet, edellyttävät DAC-talteenottotekniikoihin liittyvän tutkimuksen lisäämistä maailmanlaajuisesti. Tutkielman kokeellisen osan tavoitteena oli valmistaa uusia MOF-yhdisteitä pohjautuen kahteen amino-triatsoli ligandiin ja karakterisoida syntetisoitujen yhdisteiden hiilidioksidin talteenottokykyä. MOF-yhdisteiden valmistukseen käytettiin pääasiassa prekursoriligandeista valmistettuja ligandisuoloja (esim. nitraatti, heksafluorosilikaatti), minkä avulla pyrittiin lisäämään ligandien liukoisuutta ja reaktiivisuutta MOF-materiaalien synteeseissä. Reaktioissa käytettyjen lähtöaineiden (ligandi- ja metallisuolat) ollessa pääosin vesiliukoisia, synteesit tehtiin vesifaasissa, jolloin synteesimenetelmästä saatiin ekologisempi ja mahdollisesti muodostuneista MOF-rakenteista lähtökohtaisesti vedenkestäviä. Kokeellisen työn tuloksena valmistettiin 10 uutta MOF-yhdistettä ja kolme koordinaatiokompleksia, jotka karakterisoitiin yksikideröntgendiffraktometrisesti. Näistä viiden MOF-yhdisteen termistä käyttäytymistä ja hiilidioksidin talteenotto-ominaisuuksia tutkittiin termogravimetrisesti. Syntetisoiduista yhdisteistä, MOF-rakenne 7 osoittautui rakenteellisilta ja CO2- talteenotto-ominaisuuksiltaan parhaimmaksi. Lisäksi sen valmistaminen osoittautui hyvin yksinkertaiseksi, toistettavaksi ja skaalautuvaksi. Yhdisteen 3D-MOF kiderakenne koostui amino-triatsolijohdannaisesta, apuligandina käytetystä 5-sulfoisoftaalihaposta sekä kupari(II)noodeista, jotka muodostivat tuotteen parhaimmillaan n. 5 minuutin reaktioseoksen lämmityksellä. Yhdisteen maksimi CO2-talteenottokapasiteetiksi määritettiin 0,94 mmol/g.
Hiilidioksidin suoraan ilmasta talteenotto amino-triatsoli ligandeihin pohjautuvilla metalliorgaanisilla verkkorakenteilla
Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Files in this item
This item appears in the following Collection(s)
Pro gradu -tutkielmat [24102]
Show simple item record
Showing items with similar title or keywords.
Metalliorgaanisiin verkkorakenteisiin perustuva hiilidioksidin suoraan ilmasta talteenotto ja konversio
Tämän luonnontieteiden kandidaatin tutkielman kirjallinen osuus käsittelee metalliorgaanisia verkkorakenteita ja niiden käyttöä hiilidioksidin talteenotossa ja muuntamisessa arvokkaammiksi aineiksi. Kirjallisuuskatsauksessa ...
Metalliorgaaniset verkkorakenteet ja niiden käyttö hiilidioksidin talteenotossa
Luonnontieteiden kandidaatin tutkielman kirjallinen osa käsittelee metalliorgaanisia verkkorakenteita (MOF) sekä niiden soveltumista hiilidioksidin talteenottoon. Kirjallisuuskatsauksen alkuosassa käydään läpi kyseisten ...
Hiilidioksidin talteenotto ja konversioreaktiot metalliorgaanisilla verkkorakenteilla
Tämän Pro Gradu-tutkielman kirjallisessa osassa käsitellään aluksi maapallon ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden nopeaa muutosta sekä syitä ja seurauksia, jos CO2-pitoisuuden kasvu jatkaa samaa kehityskäyrää kuin nykyhetkeen ...
4,4'-(4-amino-4H-1,2,4-triatsoli-3,5-diyyli)dibentsoehappopohjaiset metalliorgaaniset verkkorakenteet ja hiilidioksidin suora talteenotto ilmasta
Ilmakehän kasvavan hiilidioksidipitoisuuden aiheuttama ilmastonmuutos on yksi nykyajan suurimmista globaaleista uhista, ja sen hillitsemiseksi on tehtävä huomattavia ja välittömiä muutoksia, joilla pystytään vähentämään ...
Metalliorgaaniset huokosmateriaalit ja hiilidioksidin talteenotto
Pro gradu –tutkielman aiheena ovat metalliorgaaniset verkkorakenteet (metal-organic frameworks, MOFs) ja niiden käyttömahdollisuudet hiilidioksidin talteenotossa. Tutkielman kirjallisessa osassa käsitellään yleisesti ...
Tunes and musical notes
All of JYXCollection listBy Issue DateAuthorsSubjectsPublished inDepartmentDiscipline
How to publish in JYX?
Publish Your Thesis Online
Open Science at the JYU
Unless otherwise specified, publicly available JYX metadata (excluding abstracts) may be freely reused under the CC0 waiver.