Plataforma de marco ternario metálico-orgánico altamente conectado: síntesis, estructura y capacidad de...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Química
• Ingeniería Química

Sus antecedentes:

• El almacenamiento de metano gravimétrico y volumétrico en un único marco metálico-orgánico (MOF) es fundamental para los vehículos de gas natural.
• Por lo general, existe una compensación entre las capacidades gravimétricas y volumétricas de adsorción de metano en materiales porosos.

Objetivo del estudio:

• Diseñar y sintetizar una nueva plataforma MOF capaz de almacenar al mismo tiempo un alto nivel de metano gravimétrico y volumétrico.
• Superar las limitaciones inherentes a la capacidad de almacenamiento de metano de los materiales porosos existentes.

Principales métodos:

• Síntesis de un nuevo ligando piridina-ácido carboxílico y combinación con un grupo de hierro trímero y vinculantes de ácido dicarboxílico.
• Construcción de una plataforma ternaria de MOF de 9 c utilizando métodos solvotermos de doble disolvente y doble modulador.
• Activar las MOF mediante intercambio de disolventes en varias etapas y secado supercrítico con CO2, seguido de ensayos de adsorción de metano a alta presión.

Principales resultados:

• Se sintetizó con éxito una serie de MOF con una red topológica de tipo ncb y una jerarquía bípora.
• Los materiales activados exhiben una alta porosidad (volumen de los poros > 1,90 cm3 g−1), superficies (gravimétricas > 4800 m2 g−1, volumétricas > 1600 m2 cm−3).
• El Fe-ncb-TPDC-II MOF logró capacidades de trabajo de almacenamiento de metano excepcionales de 0.533 g g−1 (gravimétrica) y 232 cm3 (STP) cm−3 (volumétrica) a 273 K y 80 bar.

Conclusiones:

• La plataforma MOF desarrollada aborda efectivamente la compensación gravimétrica-volumétrica para el almacenamiento de metano.
• El Fe-ncb-TPDC-II MOF demuestra un rendimiento superior en comparación con otros materiales porosos en condiciones similares.
• Este avance tiene un potencial significativo para la aplicación práctica del gas natural como combustible para vehículos.