Los marcos organometálicos MOF son una clase especial de materiales similares a esponjas con poros de tamaño nanométrico. Los nanoporos conducen a superficies superficiales internas récord, de hasta 7800 m2 en un solo gramo. Esta característica hace que los MOF sean extremadamente versátilesmateriales con múltiples usos, como la separación de productos petroquímicos y gases, imitación de 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 poro. Los MOF, y otros materiales porosos, se clasifican en función del diámetro de sus poros: los MOF con poros de hasta 2 nm de diámetro se denominan "microporosos", y cualquier cosa por encima de eso esllamado "mesoporoso". La mayoría de los MOF de hoy en día son microporosos, por lo que no son útiles en aplicaciones que requieren capturar moléculas grandes o catalizar reacciones entre ellos, básicamente, las moléculas no se ajustan a los poros.
Más recientemente, los MOF mesoporosos han entrado en juego, porque muestran una gran promesa en aplicaciones de moléculas grandes. Aún así, no están libres de problemas: cuando los tamaños de poro entran en el régimen mesoporoso, tienden a colapsarEs comprensible que esto reduzca el área de superficie interna de los MOF mesoporosos y, con eso, su utilidad general. Dado que un enfoque principal en el campo es encontrar formas innovadoras para maximizar las áreas de superficie de MOF y los tamaños de poro, abordar el problema de colapso es la máxima prioridad.
Ahora, el Dr. Li Peng, un postdoc en EPFL Valais Wallis, ha resuelto el problema agregando pequeñas cantidades de un polímero en los MOF mesoporosos. Debido a que el polímero fija los poros del MOF abiertos, lo que aumenta drásticamente el aumento de las áreas de superficie de 5 a 50 vecesEl 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 e Ingeniería Química ISIC de la EPFL.
Después de agregar el polímero a los MOF, sus altas áreas de superficie y cristalinidad se mantuvieron incluso después de calentar los MOF a 150 ° C, temperaturas que antes no se podían alcanzar debido al colapso de los poros. Esta nueva estabilidad proporciona acceso a muchos más metales abiertossitios de coordinación, lo que también aumenta la reactividad de los MOF.
En el estudio, publicado en el Revista de la Sociedad Americana de Química , dos estudiantes de doctorado, Sudi Jawahery y Mohamad Moosavi, utilizan simulaciones moleculares para investigar por qué los poros colapsan en MOF mesoporosos en primer lugar, y también proponen un mecanismo para explicar cómo los polímeros estabilizan su estructura a nivel molecular.
"Visualizamos 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 Queen. "Por lo tanto, este trabajo puede abrir nuevas y emocionantes aplicaciones que involucrenla separación, conversión o entrega de moléculas grandes "
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Materiales proporcionados por Escuela Politécnica Federal de Lausana . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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