Observación directa del almacenamiento de amoníaco en las instalaciones que incorporan Cu (II)

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Química
• Nanotecnología

Sus antecedentes:

• Los sitios activos en las estructuras metal-orgánicas (MOF) son cruciales para la adsorción y la catálisis.
• Comprender las interacciones del sitio activo del sustrato a nivel atómico en los MOF es un desafío.

Objetivo del estudio:

• Observar directamente la unión de amoníaco (NH3) en materiales UiO-66 con defectos y sitios de cobre abiertos.
• Aclarar la base estructural para una mayor absorción de NH3 en los MOF.

Principales métodos:

• Síntesis de materiales UiO-66 con diferentes ubicaciones de cobre (Cu ((I), Cu ((II)) y defectos.
• Isotermas de adsorción de amoníaco y mediciones dinámicas de adsorción.
• Difracción de polvo de neutrones in situ, dispersión inelástica de neutrones, resonancia paramagnética de electrones, resonancia magnética nuclear en estado sólido y espectroscopia infrarroja.
• Modelado computacional.

Principales resultados:

• UiO-66 adornado con Cu(II) mostró un aumento del 43% en la absorción isotérmica de NH3 y un aumento del 100% en la adsorción dinámica de NH3 en comparación con el defecto de UiO-66.
• Observación directa de la interacción de Cu (II) · NH3 con un cambio geométrico reversible en el sitio Cu (II).
• Superficies similares en todos los materiales MOF.

Conclusiones:

• El aumento de la absorción de NH3 se atribuye a las interacciones específicas de Cu (II) · · NH3.
• Este estudio proporciona la primera aclaración estructural de la unión de NH3 en MOF con sitios metálicos abiertos.
• Los resultados orientarán el diseño de los sorbentes MOF para una captura y almacenamiento eficientes de NH3.