Учёные нашли эффективный способ разделения ксенона и криптона

Международная группа исследователей разработала более эффективный метод разделения двух редких и важных газов — ксенона и криптона, которые часто смешаны в химических, нефтехимических, металлургических и экологических процессах. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.

a) Необычное обратное сито по размеру Ag-LTA, обеспечиваемое механизмом катионной настройки. b) Кристаллографическое расположение ионов Ag⁺ в цеолитах LTA. Xe (фиолетовый), Kr (розовый), Ag (серый), Si (тёмно-синий), Al (голубой), O (красный). Автор: Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-64823-y

Разделение этих газов является сложной задачей из-за их очень схожих размеров и физических свойств.

Как работает новый метод

Вместо использования традиционного энергоёмкого метода криогенной дистилляции учёные создали материал с особыми свойствами — цеолит, который работает как губка с крошечными порами.

Ионы серебра, внедрённые в цеолит (материал, широко используемый в промышленности), активно взаимодействуют с ксеноном и избирательно захватывают его, в то время как криптон в основном остаётся вне материала.

Регулируя количество ионов серебра и кальция, исследователи смогли сделать процесс быстрее и эффективнее. Вероятность захвата ксенона оказалась более чем в 1600 раз выше, чем криптона. Кроме того, материал можно использовать повторно без потери эффективности.

Этот метод может заменить дорогостоящие системы охлаждения более дешёвым и энергосберегающим решением для промышленности.

Как изучали материал

Команда использовала порошковую дифрактометрию на Австралийском синхротроне, чтобы получить детальную картину атомной структуры материала при разных температурах.

Эти данные были объединены с вычислительными методами для создания 3D-моделей, показывающих расположение атомов и ионов внутри материала.

«Понимание того, как материал работает на атомном уровне, является ключом к улучшению его производительности», — сказал соавтор статьи, главный учёный-исследователь доктор Цинфэнь Гу.

Больше информации: Daisong Chen et al, Size-inverse molecular sieving xenon/krypton separation through cation-tuned gating effect within Linde Type A zeolites, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-64823-y

Источник: Australian Nuclear Science and Technology Organisation (ANSTO)