Captura y liberación reversible de Cl₂ y Br₂ con un marco metálico-orgánico redox-activo

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Química inorgánica
• Ingeniería Química

Sus antecedentes:

• El cloro y el bromo elementales son altamente tóxicos, corrosivos y volátiles, lo que plantea importantes desafíos de almacenamiento y transporte.
• Los métodos actuales para manipular estos halógenos son insuficientes, por lo que es necesario desarrollar alternativas más seguras.
• Los marcos orgánicos metálicos (MOF) ofrecen potencial como materiales en estado sólido para el almacenamiento de productos químicos debido a sus estructuras ajustables y altas superficies.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un material sólido robusto para el almacenamiento seguro y la liberación bajo demanda de cloro y bromo elementales.
• Investigar el uso de un MOF de azolato a base de cobalto para la captura y liberación reversibles de halógenos.
• Demostrar un mecanismo impulsado por redox para el almacenamiento químico y la liberación térmica de halógenos peligrosos.

Principales métodos:

• Síntesis de un marco metálico-orgánico (MOF) de azolato robusto que contiene iones de CO2 coordinadamente insaturados.
• Oxidación cuantitativa de Co (II) a Co (III) por cloro y bromo elementales, formando enlaces estables Co (III) - halógeno.
• Tratamiento térmico para inducir la escisión homolítica de los enlaces Co (III) - halógenos, liberando halógenos elementales y regenerando Co (II).
• Evaluación de la integridad estructural, la cristalinidad y la porosidad del MOF después de múltiples ciclos de oxidación-reducción.

Principales resultados:

• Los halógenos elementales oxidan cuantitativamente los iones Co (II) en el MOF a especies estables de Co (III) con enlaces terminales de Co (III) -halógeno.
• El tratamiento térmico liberó con éxito halógenos elementales a través de la escisión de enlaces Co (III) - halógenos y la regeneración de Co (II).
• El MOF demostró una excelente reciclabilidad, conservando su estructura y porosidad durante tres ciclos de oxidación-reducción.
• El material demostró ser eficaz para el almacenamiento químico reversible y la liberación térmica de halógenos elementales.

Conclusiones:

• Un nuevo MOF basado en cobalto permite el almacenamiento seguro y reversible y la liberación bajo demanda de cloro y bromo elementales.
• El material funciona a través de un mecanismo redox que involucra la transformación Co (II) / Co (III) y la unión de halógenos.
• Esta tecnología MOF ofrece una solución prometedora para mejorar la seguridad en la industria química y potencialmente para capturar otros gases peligrosos.