• Home
  • Química
  • Astronomía
  • Energía
  • Naturaleza
  • Biología
  • Física
  • Electrónica
  •  science >> Ciencia >  >> Química
    La adición de un polímero estabiliza las estructuras organometálicas que colapsan

    Tirantes de polímero, colocados dentro de MOF de poros grandes, ayudar a inhibir el colapso del marco. Crédito:Li Peng (EPFL)

    Las estructuras metalorgánicas (MOF) son una clase especial de materiales esponjosos con poros de tamaño nanométrico. Los nanoporos conducen a superficies internas récord, hasta 7800 m 2 en un solo gramo. Esta característica hace que los MOF sean materiales extremadamente versátiles con múltiples usos, como separar petroquímicos y gases, imitando el ADN, producción de hidrógeno y eliminación de metales pesados, aniones de fluoruro, e incluso oro del agua, por nombrar algunos.

    Una de las características clave es el tamaño de los poros. Los MOF y otros materiales porosos se clasifican según el diámetro de sus poros:los MOF con poros de hasta 2 nanómetros de diámetro se denominan "microporosos, "y todo lo que esté por encima de eso se denomina" mesoporoso ". La mayoría de los MOF actuales son microporosos, por lo que no son útiles en aplicaciones que requieren que capturen moléculas grandes o catalicen reacciones entre ellas, básicamente, las moléculas no encajan en los poros.

    Así que más recientemente, los MOF mesoporosos han entrado en juego, porque son muy prometedores en aplicaciones de moléculas grandes. Todavía, no están libres de problemas:cuando el tamaño de los poros entra en el régimen mesoporoso, tienden a colapsar. Comprensiblemente, esto reduce el área de superficie interna de los MOF mesoporosos y, con ese, su utilidad general. Dado que un enfoque principal en el campo es encontrar formas innovadoras de maximizar las áreas de superficie MOF y el tamaño de los poros, abordar el problema del colapso es la máxima prioridad.

    Ahora, El Dr. Li Peng, un postdoctorado en EPFL Valais Wallis, ha resuelto el problema agregando pequeñas cantidades de un polímero en los MOF mesoporosos. Debido a que el polímero clava los poros de MOF abiertos, agregarlo aumentó dramáticamente las áreas de superficie accesibles de 5 a 50 veces. El estudio fue dirigido por el grupo de investigación de Wendy Lee Queen, en colaboración con los laboratorios de Berend Smit y Mohammad Khaja Nazeeruddin en el Instituto de Ciencias Químicas e Ingeniería (ISIC) de la EPFL.

    Después de agregar el polímero a los MOF, sus elevadas áreas superficiales y cristalinidad se mantuvieron incluso después de calentar los MOF a 150 ° C, temperaturas que antes eran inalcanzables debido al colapso de los poros. Esta nueva estabilidad proporciona acceso a muchos más sitios abiertos de coordinación de metales, lo que también aumenta la reactividad de los MOF.

    En el estudio, publicado en el Revista de la Sociedad Química Estadounidense , dos Ph.D. estudiantes, Sudi Jawahery y Mohamad Moosavi, utilizar simulaciones moleculares para investigar por qué los poros colapsan en los MOF mesoporosos en primer lugar, y también proponer un mecanismo para explicar cómo los polímeros estabilizan su estructura a nivel molecular.

    "Prevemos que este método para la estabilización inducida por polímeros nos permitirá crear una serie de nuevos MOF mesoporosos que antes no eran accesibles debido al colapso". "dice la Reina". este trabajo puede abrir nuevos interesantes aplicaciones que implican la separación, conversión, o entrega de moléculas grandes ".


    © Ciencia https://es.scienceaq.com