Un nuevo estudio realizado por un equipo internacional de investigadores, afiliado a UNIST, ha anunciado que han logrado desarrollar un nuevo método de separación de deuterio, utilizando una clase especial de estructuras orgánicas metálicas MOF cuyas dimensiones de poro cambian con la adsorción de gas. Este nuevoLa estrategia permite que el 'deuterio símbolo químico D o 2H' se difunda más rápidamente a través de los poros expandidos de los MOF en respuesta a la adsorción de gas hidrógeno.
Este avance proviene de un estudio reciente, dirigido por el profesor Hoi Ri Moon en la Facultad de Ciencias Naturales de UNIST en colaboración con el profesor Hyunchul Oh de la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología de Gyeongnam GNTECH y el Dr. Michael Hirscher de Max PlanckInstitute for Intelligent Systems. Publicado en la edición del 27 de noviembre de la Revista de la Sociedad Americana de Química , el estudio demuestra que el cambio dinámico de poros puede proporcionar la tremenda oportunidad de separar mezclas de moléculas de tamaño similar y de forma similar que requieren un ajuste de poros preciso.
Los marcos organometálicos flexibles MOF son una clase única de materiales que exhiben un cambio dinámico de la apertura de los poros, provocado por estímulos externos. En los MOF flexibles, la adsorción y desorción de las moléculas huésped, los cambios de temperatura e incluso la presión mecánica provocanexpansión y contracción del diámetro de poro, un proceso similar al mecanismo de respiración.
En el estudio, el equipo de investigación ha investigado experimentalmente la transición dinámica de la respiración del sistema MOF flexible, MIL-53 Al, para la separación eficiente de isótopos de hidrógeno. El estudio ha atraído mucha atención en la academia ya que este es el primer intentopara aprovechar la flexibilidad estructural de los MOF causada por el fenómeno de respiración para la separación de isótopos de hidrógeno
"Ante estímulos externos, los MOF flexibles cambian las dimensiones de sus poros y esto resulta en un efecto, conocido como respiración donde los poros se contraen o se expanden como respuesta", dice Jin Yeong Kim en el MS / Ph.D Combinado de Ciencias Naturales,el primer autor del estudio: "Con la ayuda de esta estrategia, es posible adsorber y desorber selectivamente los componentes de gas deseados".
En el estudio, la profesora Moon y su equipo de investigación se han desafiado a sí mismos al proporcionar una estrategia para separar efectivamente los isótopos de hidrógeno a través del cambio dinámico de poros durante la respiración de MIL-53 Al. El MIL-53 Al es un representantede MOF flexibles con una estructura de red, similar a la de un tubo de goma largo con ambos extremos abiertos.
A una temperatura criogénica -233 ° C, los poros estrechos 0.26 nm, 1 nm = milmillonésima parte de un metro en MIL-53 Al han aumentado a poros grandes 0.85 nm con la adsorción de gas hidrógeno.comienza en la entrada y en las páginas hacia el centro. Aquí, el deuterio se difunde mucho más rápido que el hidrógeno. La difusión del deuterio ocurre más cerca del centro donde se encuentran los poros estrechos. Como resultado, solo queda deuterio en MIL-35 Al.
"Hay un momento en que el deuterio se puede detectar mejor durante el cambio dinámico de la estructura de poros del marco flexible de metal y orgánico", dice la profesora Moon, la autora correspondiente del artículo. Ella agrega: "Si comprende estomomento, el deuterio se puede obtener fácilmente con la mayor eficiencia sin tener que diseñar y sintetizar un sistema de separación complejo ".
Los investigadores ajustaron sistemáticamente la estructura de poros cambiando la temperatura de exposición, la presión y el tiempo para encontrar la estructura de poros óptima de MIL-53 Al. Como resultado, una gran cantidad de deuterio 12 mg por 1 g deMIL-53 Al podría separarse. Como referencia, en el estudio anterior, la cantidad de separación de deuterio fue de solo 5 mg por gramo de material poroso.
"Este estudio demuestra el potencial de un marco organometálico flexible en la separación de isótopos de hidrógeno", dice el profesor Oh, el autor correspondiente del artículo. Él agrega: "Esta investigación proporcionará nuevas ideas para desarrollar un sistema eficiente, exhibiendoalta selectividad y alta capacidad de separación, para separar una mezcla de gases de átomos / moléculas con tamaño y forma similares "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan UNIST . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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