Autoensamblaje de alta concentración de materiales orgánicos metálicos a base de zirconio y hafnio

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Química
• Nanotecnología

Sus antecedentes:

• Las estructuras metálicas orgánicas (MOF) son materiales porosos versátiles con aplicaciones en separaciones, almacenamiento y catálisis.
• La síntesis actual de MOF, en particular para los marcos basados en Zr e Hf, requiere condiciones altamente diluidas, lo que limita la escalabilidad y aumenta el desperdicio de disolventes.
• Esto requiere grandes volúmenes de disolventes orgánicos para pequeños rendimientos de MOF.

Objetivo del estudio:

• Investigar la viabilidad de sintetizar MOF basados en Zr y Hf a concentraciones significativamente más altas.
• Desarrollar un método escalable y fácil de usar para la preparación de MOF.
• Desafiar el supuesto convencional de condiciones de dilución para una síntesis óptima de MOF.

Principales métodos:

• Autoensamblaje solvotermal de alta concentración de estructuras basadas en Zr y Hf (ocho ejemplos) hasta 1,00 M.
• Se utilizaron cantidades estequiométricas de precursores metálicos y de enlaces orgánicos.
• Se utilizan precursores de racimo bien definidos con tapa de pivalato en lugar de sales de cloruro metálico estándar.

Principales resultados:

• Se han sintetizado con éxito MOFs altamente cristalinos y porosos a base de Zr y Hf a concentraciones de hasta 1,00 M.
• La difracción de rayos X del polvo (PXRD) y las mediciones de la superficie de N2 confirmaron la cristalinidad y la porosidad del MOF.
• Los precursores cubiertos de pivalato minimizaron los defectos e introdujeron hidrofobidad, confirmada por las mediciones del ángulo de contacto con el agua.

Conclusiones:

• Los MOF, incluidos los marcos basados en Zr y Hf, se pueden sintetizar efectivamente a altas concentraciones.
• Este enfoque supera las limitaciones de escalabilidad de los métodos solvotérmicos diluidos tradicionales.
• Los hallazgos allanan el camino para una producción de MOF más accesible y respetuosa con el medio ambiente.