поиск по 1125748 познавательным статьям и фото

Металлорганические каркасы отделят и сохранят диоксид углерода

Британским исследователям удалось создать металлорганический каркас, который необычайно селективно абсорбирует CO2 в присутствии этилена, используя для этого механизм динамического открывания затвора.

Представить себе многочисленные области возможного применения подобных материалов не составит никакого труда. Пример пористого металлорганического каркаса (иллюстрация NanoTechWeb.Org).

Металлорганические каркасы (МОК) — это пористые кристаллические структуры, состоящие из кластеров металлических ионов, которые входят в состав комплексных соединений с органическими лигандами. Размер пор может быть довольно легко настроен под конкретные нужды, к примеру, посредством введения различных заместителей в структуру органических лигандов. Именно из-за лёгкости «подстройки» металлорганические каркасы широко изучаются ради их возможного применения для разделения и хранения газов.

К сожалению, большинство МОК способны селективно адсорбировать этилен в присутствии CO2, но не наоборот (что, по-видимому, связано с природой ионов металла, используемых для создания МОК и тяготеющих к образованию пи-комплексов с двойной связью этилена). Подобная селективность резко ограничивает спектр возможных применений МОК. И вот в ситуацию решили вмешаться учёные из Ноттингемского университета (Великобритания) под руководством Мартина Шрёдера, которым удалось разработать и синтезировать МОК, который претерпевает динамическое изменение фазового поведения, индуцированное диоксидом углерода, что приводит к инверсии обычно наблюдаемой селективности по отношению к этилену.

Для этого надо было создать такие лиганды, которые после координации с ионами металла обладали бы довольно свободными карбоксилатными и пиридильными группами, выпирающими внутрь полости каналов каркаса. Это позволило бы обеим группам взаимодействовать с гостевыми молекулами, работая медиаторами абсорбции.

Несмотря на то что исследования металлорганических каркасов для углеродного захвата начались не сегодня, британцев ждал сюрприз: в созданном МОК процесс абсорбции CO2 протекал в две последовательные стадии. Тщательное изучение наблюдаемых явлений и теоретические расчёты возможных моделей поведения материала МОК показали, что пиридильные кольца, находящиеся внутри каналов, способны вращаться, обеспечивая постепенное расширение пор, что приводит к постепенному же увеличению адсорбции CO2.

Более того, это «открывающее затвор» вращение индуцируется самим диоксидом углерода, что и объясняет необычную селективность новых МОК именно по отношению к CO2.

Подробный отчёт о проделанной работе опубликован в журнале Chemical Science.


Источник: Compulenta @20.07.2012

Оцените статью:

Теги


Используй свой мобильный - сохрани эту страницe и расскажи о ней друзьям!
Зарегистрируйтесь или представьтесь чтобы комментировать каждый абзац любой новости!