Cuadros poliédricos metálicos orgánicos porosos con dinámica molecular óptima y geometría de poros para el...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Química
• Almacenamiento de energía

Sus antecedentes:

• El gas natural (metano) es un portador de energía prometedor para aplicaciones móviles.
• La maximización de la capacidad de almacenamiento de metano es crucial para desarrollar medios de almacenamiento eficaces.
• Las estructuras metálicas orgánicas (MOF) ofrecen estructuras porosas ajustables para el almacenamiento de gas.

Objetivo del estudio:

• Investigar las propiedades de almacenamiento de metano en una serie de MOF isostruturales (MFM-112a, MFM-115a, MFM-132a).
• Para correlacionar la funcionalidad del enlace con la absorción de metano y la capacidad de entrega.
• Para aclarar las interacciones huésped-anfitrión y la dinámica molecular dentro de los MOF.

Principales métodos:

• Síntesis de MOF isostruturales con una funcionalidad de enlace variable.
• Mediciones de adsorción de metano a alta presión a temperatura ambiente.
• Espectroscopia de RMN de estado sólido 2H para estudiar la dinámica molecular.
• Difracción de polvo de neutrones in situ para identificar los sitios de unión CD4.

Principales resultados:

• MFM-112a y MFM-115a demostraron altas absorciones de CH4 (236 y 256 cm3 (STP) cm-3, respectivamente) a 80 bar.
• MFM-115a logró una capacidad de CH4 de entrega de 208 v/v entre 5 y 80 bar.
• La RMN y la difracción de neutrones revelaron rotores moleculares e identificaron sitios de unión primarios dentro de cavidades estrechas, superando los sitios de metal abierto.

Conclusiones:

• Los MOF estudiados muestran excelentes capacidades de almacenamiento de metano, siendo el MFM-115a el de mayor rendimiento.
• Las cavidades estrechas y los sitios de unión favorables son la clave para una fuerte afinidad de gas.
• La dinámica molecular óptima, la geometría de los poros y los sitios de unión dictan colectivamente el rendimiento de la absorción de metano.