Adsorción de hidrógeno de alta entalpía en variantes con intercambio de cationes del marco metal-orgánico microporoso...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• Química Química es la química.
• Nanotecnología La nanotecnología es la nanotecnología.

Sus antecedentes:

• Las estructuras metal-orgánicas (MOF) son prometedoras para las aplicaciones de almacenamiento de gases.
• Los MOF microporosos ofrecen una gran superficie para la adsorción.
• El ajuste de las propiedades de MOF es clave para optimizar el rendimiento.

Objetivo del estudio:

• Para sintetizar y caracterizar nuevos MOF isostructural a través del intercambio catiónico.
• Para evaluar la capacidad de almacenamiento de hidrógeno (H2) de estos nuevos materiales.
• Para investigar las interacciones de unión de H2 dentro de las estructuras de MOF.

Principales métodos:

• Reacciones de intercambio iónico usando Mn2+ en Mn3[(Mn4Cl) 3(BTT) 8(CH3OH) [10]2 con varios cationes metálicos (Li+, Cu+, Fe2+, Co2+, Ni2+, Cu2+, Zn2+).
• Pruebas de estabilidad de desolución.
• Mediciones de adsorción de H2 a baja temperatura (77 K) a 900 torr.
• Calor isostérico de las mediciones de adsorción en cobertura cero.

Principales resultados:

• Formación de compuestos de estructura isostructural (1-M) estables hasta la desolución.
• Capacidades altas de almacenamiento de H2 que van desde 2,00 a 2,29 por ciento en peso.
• Variaciones en la fuerza de unión de H2 (diferencia de 2 kJ/mol) atribuidas a las interacciones metal-centro.
• El compuesto intercambiado con cobalto (1-Co2+) mostró la mayor entalpía inicial de adsorción (10,5 kJ/mol) para los MOF microporosos.

Conclusiones:

• El intercambio catiónico es un método eficaz para crear MOFs ajustables y estables para el almacenamiento de H2.
• Las entalpias de unión de H2 observadas se correlacionan con las interacciones con los centros metálicos insaturados.
• El MOF intercambiado con CO2+ representa un nuevo punto de referencia para la adsorción de H2 en esta clase de materiales.