Control de simetría entre capas en marcos metálicos orgánicos con capas flexibles y robustas para una separación...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Ingeniería Química
• Ciencia de la adsorción

Sus antecedentes:

• La separación eficiente del acetileno (C₂H₂) del dióxido de carbono (CO₂) es crucial para producir acetileno de alta pureza.
• El desarrollo de adsorbentes que puedan discriminar entre C₂H₂ y CO₂, que tienen diámetros cinéticos similares, es esencial para los procesos de adsorción avanzados.

Objetivo del estudio:

• Diseñar y sintetizar un nuevo marco metálico-orgánico en capas bidimensional (2D) para la separación selectiva C₂H₂/CO₂.
• Investigar la sintonizabilidad de los espacios entre capas y dentro de las capas en los MOF para mejorar el rendimiento de adsorción.

Principales métodos:

• Síntesis de Ni{4-DPDS) ₂CrO₄, una serie isostructural de Ni{4-DPDS) ₂MO₄ (M = Mo, W) MOFs.
• Caracterización mediante estudios cristalográficos.
• Análisis computacional utilizando la teoría funcional de la densidad con correcciones de dispersión (DFT-D).
• Pruebas de ruptura experimentales para la evaluación del rendimiento de la separación de gases.

Principales resultados:

• Ni ((4-DPDS) ₂CrO₄ demostró una alta absorción de C₂H₂ de 45,7 cm³·g^-1 a 0,01 bar y una selectividad de 67,7 a 298 K y 1 bar para las mezclas C₂H₂/CO₂.
• El control simétrico entre capas facilitó el empaque eficiente de C₂H₂ dentro de la estructura MOF.
• El confinamiento de poros personalizado y el entorno electrónico condujeron a fuertes interacciones de unión con C₂ H₂.

Conclusiones:

• El MOF 2D desarrollado, Ni{4-DPDS) ₂CrO₄, exhibe un excelente rendimiento para la separación C₂/CO₂, equilibrando la capacidad de trabajo y la selectividad.
• La estrategia de explotar espacios de poros ajustables en MOF en capas es efectiva para el diseño de adsorbentes avanzados.
• Este material tiene un potencial significativo para aplicaciones industriales en la producción de acetileno de alta pureza.