El monóxido de carbono es un veneno insidioso porque ama el hierro en nuestra sangre; expulsa el oxígeno de la hemoglobina a base de hierro, lo que lleva a una asfixia dolorosa.
Esta afinidad por el hierro es útil en un material recién creado que puede absorber el monóxido de carbono mucho mejor que otros materiales, con posibles aplicaciones en procesos industriales como la producción de gas de síntesis, donde el CO es un jugador clave y las reacciones donde el CO es un contaminante no deseado.
El nuevo material es un marco organometálico, un material increíblemente poroso con una lista creciente de aplicaciones, que incorpora cadenas de átomos de hierro sintonizados para atraer CO y excluir otros compuestos químicos. Cuando el CO se une a un átomo de hierro en el MOF,cambia el entorno de los átomos de hierro vecinos para hacerlos aún más atractivos para el CO, creando una reacción en cadena.
"Vemos este efecto cooperativo de adsorción donde la unión en un sitio activa los sitios vecinos, lo que significa que de repente pasas de muy poca adsorción a esencialmente saturar el material con CO", dijo el investigador principal Jeffrey Long, UC Berkeleyprofesor de química y científico de facultad en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley.
La unión de CO invierte el estado de rotación del hierro, de ahí la terminología de Long para el material: MOF de transición de rotación.
Hace dos años, Long tropezó accidentalmente con el primero de este tipo de adsorbente cooperativo cuando creó un MOF que adsorbía dióxido de carbono mucho mejor que otros materiales.
"El material de captura de dióxido de carbono con el que tuvimos la suerte en 2015 fue el primero en su tipo para la absorción cooperativa", dijo. "Ahora hemos demostrado que los adsorbentes cooperativos MOF pueden construirse por diseño para apuntar a otra clavemoléculas industriales relevantes para la separación. Es un nuevo mecanismo fundamental en el que, al ajustar los ligandos unidos al hierro, es posible que también se puedan unir hidrocarburos insaturados como acetileno, etileno y propileno ".
La investigación, publicada en línea el 11 de septiembre antes de la publicación en la revista Naturaleza , fue apoyado por el Centro de Separaciones de Gases Relevantes para Tecnologías de Energía Limpia, un Centro de Investigación de la Frontera Energética operado conjuntamente por UC Berkeley y Berkeley Lab y financiado por el Departamento de Energía de los Estados Unidos.
Recuperación en lugar de quemar monóxido de carbono
El CO se usa en una variedad de procesos industriales, incluso como un componente del gas de síntesis, una mezcla de CO e hidrógeno que se usa para producir combustible sintético o para sintetizar otros productos químicos. Estos MOF pueden servir como depósitos para el CO para mantener la proporción correctade CO a hidrógeno para una reacción particular.
En forma pura, el CO también es esencial en la producción de hierro y acero. Long predice que el nuevo MOF podría usarse para extraer CO de los subproductos de gases mixtos de dicha fabricación para proporcionar CO reciclado para su reutilización. En la mayoría de los casos hoy en día, estosLos gases mixtos se queman, dijo Long, lo que representa una gran parte de los gases de efecto invernadero producidos por la industria del acero.
Dichos MOF también podrían ayudar a absorber el CO en reacciones en las que el CO envenena el catalizador, como en la producción de amoníaco para fertilizantes o polímeros como el polietileno y el polipropileno, y en las celdas de combustible de hidrógeno.
"Hay muchos lugares donde desea separar el CO lo suficiente en la industria, y estos MOF de transición de rotación pueden tener un papel allí", dijo Long.
En la práctica, los MOF adsorberían CO a temperatura ambiente, luego se calentarían ligeramente para expulsar el CO, preparando el MOF para su reutilización. Estos MOF de transición de rotación pueden ajustarse con precisión para que solo un pequeño aumento de temperatura - de 20C a 60 C, por ejemplo, libera el CO, lo que requiere significativamente menos energía que otras tecnologías de captura o almacenamiento, como la destilación criogénica.
Como ejemplo, compararon su MOF de transición de rotación con un proceso absorbente líquido comercial para recuperar CO, que se llama COSORB. Los cálculos iniciales mostraron que el MOF requiere solo el 32 por ciento de la energía para capturar y reutilizar CO como COSORBproceso.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Berkeley . Original escrito por Robert Sanders. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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