طريقة جديدة لبناء بوليمر عضوي مسامي على الجرافين لتحويل ثاني أكسيد الكربون عن طريق التحفيز الكهربائي

ابتكرت المجموعة البحثية التي تعمل على المواد الوظيفية بقيادة د. محمد الكردي، المدير المشارك لمركز علوم المواد في مدينة زويل، طريقة جديدة لإنشاء مادة مركبة تجمع بين الخصائص المميزة المرغوب فيها للجرافين وبوليمر عضوي مسامي لتطبيقه في تحويل ثاني أكسيد الكربون عن طريق التحفيز الكهربائي. نشرت الدراسة في مجلة Chemical Communications  العلمية التي تنشرها The Royal Society of Chemistry، وذلك في 12 سبتمبر 2016.

قال د. الكردي "استهداف المحفزات الغير متجانسة الفعالة لتخفيف التحديات البيئية المُلحة، خصوصاَ زيادة مستوى انبعاث ثاني أكسيد الكربون، هي النقطة المحورية لاهتماماتنا البحثية في مدينة زويل". في هذه الدراسة وجه الفريق البحثي مجهوداتهم لوضع خطة لطريقة جديدة وبسيطة لصناعة مركب حفاز يجمع العديد من الخصائص المرغوب فيها من مكوناته.

الجرافين المستخدم يعمل كموصل للإلكترونات في حين البوليمر العضوي المسامي، الذي تم إنشاؤه من سلائفه الجزيئية فوق طبقات الجرافين في وعاء واحد، يعمل كموقع نشط لامتصاص ثاني أكسيد الكربون مما يؤدي إلى المزيد من المساعدة في تحويل ثاني أكسيد الكربون عن طريق التحفيز الكهربائي. البوليمر من تلقاء نفسه ثُبت انجذابه لثاني أكسيد الكربون ولكنه عازل للتيار الكهربائي مما يعيق استخدامه في العمليات الكهروكيميائية  المعروف تأثيرها على تحويل ثاني أكسيد الكربون.  أما الجرافين وحده لا يجذب ثاني أكسيد الكربون بطريقة مشابهة للبوليمر، ولكنه من أفضل الموصلات الكهربائية.

فكر الفريق في استراتيجية لمزج المادتين في مركب واحد لدمج خصائصهم المشتركة. وبالإضافة لذلك البوليمر العضوي المسامي والجرافين غير قابلين للذوابان في العديد من المذيبات المعروفة، ولذلك قام الفريق باستخدام نهج تصاعدي لإنشاء البوليمر من مكوناته الجزيئية القابلة للذوابان فوق طبقات الجرافين.

الفريق لديه خطط مستقبلية للتوسع في استخدام هذه الطريقة لإنشاء عناصر استشعار مع الاستفادة من التفاعلات المحددة للبوليمر العضوي المسامي مع العديد من الجزيئات الأخرى والجرافين كموصل للتيار الكهربائي.

تم تمويل المشروع من قبل صندوق المشاريع الصغيرة بمدينة زويل وصندوق العلوم والتنمية التكنولوجيةID-6125 .