Control de la química y la arquitectura de los poros en materiales aniónicos funcionales ultramicroporosos para el...

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• La separación adsortiva del xenón (Xe) y el criptón (Kr) es crucial pero difícil debido a sus propiedades similares.
• Los métodos existentes se enfrentan a desafíos para lograr una alta eficiencia y pureza para la separación Xe/Kr.

Objetivo del estudio:

• Diseñar y sintetizar nuevos materiales ultramicroporosos para mejorar la separación Xe/Kr.
• Para lograr una alta absorción y selectividad de Xe mediante el control preciso de la química y la arquitectura de los poros.

Principales métodos:

• Diseño racional de enlaces en materiales aniónicos funcionales ultramicroporosos (FUM).
• Síntesis de un nuevo FUM hidrolíticamente estable, el ZUL-530.
• Experimentos de adsorción de gases, incluidas las pruebas de penetración.
• Los cálculos del Gran Canónico de Montecarlo (GCMC) y la Teoría Funcional de la Densidad (DFT-D).

Principales resultados:

• ZUL-530 exhibe una densidad de embalaje Xe superior a la densidad del líquido Xe.
• Se obtiene una excelente absorción de Xe (2,55 mmol g-1 a 0,2 bar) y una alta selectividad IAST (20,5).
• Se han demostrado altas productividades tanto para Kr (6,70 mmol g−1) como para Xe (1,78 mmol g−1) a partir de una mezcla 20:80 Xe/Kr.
• Capacidad dinámica Xe de primera clase (28,8 mmol kg−1) para trazas de Xe en gases de escape nucleares simulados.

Conclusiones:

• El FUM diseñado (ZUL-530) con canales escalonados y nanotraps polares permite una separación eficiente de Xe/Kr.
• ZUL-530 es un candidato muy prometedor para la separación industrial de Xe/Kr, en particular para la recuperación de trazas de Xe.
• La estabilidad hidrolítica y el rendimiento del material superan los parámetros de referencia existentes.