Los gases y los contaminantes se pueden filtrar del aire y los líquidos por medio de materiales cristalinos porosos, como los marcos organometálicos MOF. Para dividir aún más estos poros y mejorar su capacidad de sorción, un equipo de científicos ha desarrolladoversátil estrategia sintética dos en uno, que combina la coordinación del metal con la química covalente de los elementos ligeros. Como se detalla en un estudio en la revista Angewandte Chemie , el nuevo material dividido en el espacio poroso podría usarse como un adsorbente de amoníaco altamente eficiente.
La estructura de los MOF es una red coordinada de metales con enlaces orgánicos, que construye una red porosa tridimensional grande y simétrica. Los gases pueden difundirse dentro y fuera de los poros. Una vez en un MOF, las moléculas de gas se adsorben en los sitios de adsorciónproporcionados por los iones metálicos y las moléculas de enlace. Sin embargo, las pequeñas moléculas de gas como el CO 2, el acetileno y el amoníaco no necesitan grandes poros para quedar atrapados, y resulta que a veces una red más densa y más sitios de adsorción pueden mejorarla capacidad de un MOF.
Por lo tanto, un equipo de científicos dirigido por Pingyun Feng en la Universidad de California, EE. UU., Intentó dividir los poros con ligandos covalentes, moléculas espaciadoras que se ensamblan a través de reacciones químicas. El particionamiento tiene la ventaja adicional de que podría hacer que el MOF sea másestable. La inestabilidad es una de las razones por las cuales los MOF aún no han tenido un uso generalizado, aunque son materiales de sorción de gases mucho más eficientes que, por ejemplo, las zeolitas y el carbón activado.
El equipo de Feng, incluido el estudiante graduado Yanxiang Wang, eligió la molécula aromática de ácido piridina-4-borónico como una molécula de partición. Este es un ligando inusual. Combina dos elementos ligeros diferentes con reactividad complementaria: el boro es un ácido de Lewis y tiende aatrapar agentes con alta densidad de electrones, mientras que el nitrógeno piridínico es una base de Lewis que busca ácidos de Lewis con los que reaccionar. En condiciones normales, estas moléculas simplemente se atacan entre sí y causan muchas reacciones no dirigidas.
Sin embargo, esto no sucedió aquí porque los autores integraron la reacción del ácido piridina-4-borónico en la reacción de coordinación metálica que genera el MOF. Tanto las reacciones covalentes como las coordinadas actuaron sinérgicamente y protegieron el ácido piridina-4-borónico del ladoreacciones. Se formó un trímero que se ajustaba perfectamente a los poros hexagonales del MOF. El resultado fue un MOF con una red orgánica covalente integrada, o "MOF dividido en el espacio de los poros", que proporciona muchos sitios nuevos para la adsorción de gas.
Los científicos sintetizaron varios de estos MOF, cada uno con una combinación diferente de metales y ligandos orgánicos. Los nuevos MOF divididos en el espacio poroso mostraron una mejor absorción de gas que los que no estaban divididos. Además, los sitios expuestos al ácido boro Lewis del particionamientolos ligandos permitieron la absorción de amoníaco con una alta densidad de empaquetamiento. Este trabajo presenta un avance en la síntesis y el rendimiento de MOF. Las reacciones que no se consideraron posibles, como la trimerización pura de un ácido piridinborónico, se logran y pueden conducir a componentes muy útiles.
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Materiales proporcionado por Wiley . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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