Porozni materiali osvetljujejo okoljsko čiščenje

Janet Echelman: Taking imagination seriously (Julij 2019).

Anonim

V zadnjih dveh desetletjih so porozni materiali, kot so zeoliti in kovinski-organski okviri, pritegnili pozornost znanstvene skupnosti zaradi širokega nabora aplikacij, ki izhajajo iz njihove poroznosti. V zadnjem času se je pojavil nov razred vseh organskih materialov - vodikovih organskih okvirov (HOF). Ti kristalni materiali se zanašajo na dve vrsti nekovalentnih interakcij - interakcije π-π, ki tvorijo navpični odtok, in medsebojne povezave med vodikom, ki zagotavljajo red in stabilnost med molekularnimi enotami. Kombinacija teh interakcij omogoča montažo posebej izdelanih molekularnih enot, da dobijo naročene kristalne strukture, ki omogočajo razvoj materialov z nastavljivimi kemičnimi in fizikalnimi lastnostmi.

Mednarodno sodelovanje med Univerzo Osaka, Japonska in Univerzo v Castilli, Španija, je razvilo stabilne enokristalne porozne vodikove vezi organskih ogrodij (HOF), ki so termično in kemično trajne ter imajo velike površine in fluorescenčne lastnosti. Skozi enodimenzionalno zložene molekule in vodikove vezi so izdelali stabilne in toge okvire, kljub tem okviri, ki jih sestavljajo šibka vodikova karboksilna kislina. Njihovi rezultati raziskav so bili objavljeni v Angewandte Chemie International Edition.

Ugotovljeno je bilo, da ima ta porozni material široko specifično površino 1288 m2 na 1 g in lahko ohrani svoj okvir pri temperaturi do 305 ° C v ozračju. Poleg tega se vodikove vezi tega materiala ne cepijo, tudi če so potopljeni v alkohol ali koncentrirano klorovodikovo kislino in ogrevani. Ugotovljeno je bilo, da ima ta porozni material precej stabilen HOF v primerjavi s konvencionalnimi materiali.

Težko je sistematično oblikovati HOF, kot je bilo načrtovano, zato se je poiskala metodologija za oblikovanje HOF. Ta skupina je ugotovila, da je derivat heksaazatrifenilena (HAT) s 6 karboksifenilnimi skupinami (CPHAT) nastal HOF z visoko toplotno odpornostjo. Menili so, da je derivat HAT s karboksiarilnimi skupinami obetaven molekularni gradbeni blok za izgradnjo stabilnih HOF z veliko površino. Z uporabo derivata HAT s karboksibifenilnimi skupinami (CBPHAT) so pridobili toplotno in kemično stabilne HOF z veliko površino, kar dokazuje učinkovitost okvirjev HAT s sintezo in kristalizacijo derivatov HAT, ki imajo daljše roke za spoznavanje sosednjih atomov.

Vodilni avtor Ichiro Hisaki na univerzi v Osaki je dejal: "V tej študiji smo ugotovili, da so derivati ​​HAT tvorili trdne in stabilne HOF s pomočjo (1) vodikove vezi med karboksi skupinami, (2) tridimenzionalnim (3-D) mreženjem,) omrežno prepletanje in (4) zasnovana priključitev navitih HAT jeder. " (Slika 3)

Ta študija bo prispevala k razvoju funkcionalnih HOF, kot so HOF, ki kažejo selektivno absorpcijo CO2, in omogočajo pretvorbo CO2 v uporabne kemične vrste, kot je alkohol.

menu
menu