Las estructuras orgánicas no metálicas basadas en triptíceno polar muestran una mayor adsorción de hidrógeno

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Química
• Nanotecnología

Sus antecedentes:

• Los marcos no metálicos orgánicos porosos (N-MOF) son una clase prometedora de materiales con aplicaciones en la separación, el almacenamiento y la catálisis de gases.
• El polimorfismo, la capacidad de un material sólido para existir en múltiples formas cristalinas, es común en muchos materiales, pero no se ha observado experimentalmente en N-MOF porosos hasta ahora.

Objetivo del estudio:

• Para presentar la primera evidencia experimental de polimorfismo en N-MOF porosos.
• Caracterizar las propiedades estructurales y de absorción de gases de las diferentes fases polimórficas.

Principales métodos:

• La síntesis y la difracción de rayos X de un solo cristal se utilizaron para identificar y determinar las estructuras de dos fases polimórficas (T.Cl-α y T.Cl-β) de un marco de triptíceno.
• Las isotermas de sorción de gas (CO2, N2, H2) se midieron a temperaturas criogénicas para evaluar la porosidad y las capacidades de absorción de gas de los polimorfos N-MOF.

Principales resultados:

• Se identificaron dos fases porosas estables de un marco triptceno, T.Cl-α y T.Cl-β, proporcionando la primera evidencia experimental de polimorfismo N-MOF.
• Se determinaron las estructuras monocristalinas de dos N-MOF isostruturales porosos, T.Cl-α y T.Br-α.
• Todos los polimorfos identificados demostraron porosidad al CO2 y al N2.
• La fase T.Cl-α exhibió una notable absorción de hidrógeno de 7,2 mmol g-1 a 77 K y 1 bar, que supera significativamente la de la mayoría de los demás cristales porosos y es comparable a muchos marcos metálico-orgánicos (MOF).

Conclusiones:

• El descubrimiento del polimorfismo en los N-MOF porosos abre nuevas vías para el diseño de materiales y el ajuste de propiedades.
• La absorción excepcional de hidrógeno en T.Cl-α, atribuida a las interacciones de dispersión de Londres y el confinamiento geométrico, pone de relieve el potencial de los N-MOF para aplicaciones avanzadas de almacenamiento de gases.
• Las investigaciones adicionales sobre el polimorfismo de N-MOF podrían dar lugar a materiales adaptados para aplicaciones industriales específicas, como la separación de gases y la catálisis.