Etileno, una materia prima clave en la industria química, a menudo incluye trazas de contaminantes de acetileno, que necesitan ser removidos. En el diario Angewandte Chemie , Los investigadores describen un marco metalorgánico poroso robusto y regenerable que captura el acetileno con extraordinaria eficiencia y de forma selectiva. Su combinación sinérgica de tamaños de poros hechos a medida y sitios de acoplamiento químico hace que el material sea especialmente eficiente, dice el estudio.

El etileno es el precursor químico más importante del etanol y el polietileno y se produce principalmente mediante craqueo al vapor. Aunque la fracción de etileno suele ser muy pura (más del 99%), Las trazas restantes de contaminantes de acetileno pueden destruir los catalizadores utilizados en los procesos posteriores.

Como el etileno y el acetileno son muy similares y solo difieren en la cantidad de átomos de hidrógeno, el etileno tiene cuatro átomos de hidrógeno unidos a dos átomos de carbono, el acetileno tiene dos:la separación de ambos gases es complicada y difícil. Los procesos industriales actuales se basan en la destilación, que consume una gran cantidad de energía.

Sin embargo, Los compuestos de hidrocarburos se unen a sustancias porosas llamadas estructuras organometálicas (MOF). Los MOF están hechos de iones metálicos y ligandos orgánicos y contienen poros y sitios de acoplamiento químico que pueden diseñarse para capturar moléculas específicas de una corriente de gas en condiciones ambientales. Sin embargo, para la separación de etileno y acetileno, la industria exige robustez, regenerable altamente selectivo, y materiales baratos, que no se han encontrado hasta ahora.

Dan Zhao y sus colegas de la Universidad Nacional de Singapur han desarrollado un MOF específico para la captura de acetileno que puede satisfacer las demandas de extraordinaria selectividad y robustez. Los científicos se centraron en un MOF establecido con sitios de níquel, pero "abrieron" estos sitios de níquel para la unión de más moléculas activándolas y exponiéndolas a los poros para que pudieran unir dos moléculas invitadas a la vez.

Además, los científicos ajustaron el tamaño de los poros del MOF para permitir la entrada solo de moléculas de gas muy pequeñas, y llenó las paredes de los poros con grupos químicos que atraerían acetileno sobre etileno a través de sus interacciones químicas y electrostáticas más fuertes.

Por lo tanto, combinando tamaños de poros pequeños con los sitios abiertos de níquel y sitios para la unión preferencial de acetileno, los científicos han creado un Ni-MOF llamado Ni ₃ (pzdc) ₂ (7Hade) ₂ que es extraordinariamente selectivo, robusto, estable, y se puede regenerar. Según el estudio, el Ni-MOF purificó la corriente de etileno en un factor de mil y mantuvo la selectividad alta en un rango de presiones y ciclos de regeneración. Además, el Ni-MOF se puede preparar en un procedimiento hidrotermal estándar, dicen los científicos.

Los autores señalan que la sinergia de la geometría y el tamaño de los poros, combinado con interacciones químicas, puede mejorarse aún más y puede conducir a separaciones aún más efectivas. Esto es interesante para aplicaciones industriales.