Captura sostenible de CO2 utilizando monolitos CuBDC porosos a través de la plantilla de espuma de Pickering...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• Nanotecnología La nanotecnología es la nanotecnología.
• Química verde es la química verde.

Sus antecedentes:

• Las estructuras metal-orgánicas (MOF) poseen una alta porosidad, pero sufren de una pobre procesable y inestabilidad mecánica en forma de polvo.
• Dar forma a los MOF en monolitos puede superar estas limitaciones, pero los métodos tradicionales a menudo son de varios pasos, usan solventes orgánicos y degradan la porosidad.
• El desarrollo de métodos escalables y sostenibles para la fabricación de monolitos MOF es crucial para las aplicaciones prácticas.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una estrategia verde de un solo paso para la fabricación de monolitos de MOF jerárquicamente porosos.
• Para utilizar la plantilla de espuma de Pickering para el crecimiento in situ de MOF sin tensioactivos o disolventes dañinos.
• Para investigar el refuerzo mecánico de los monolitos MOF utilizando celulosa bacteriana.

Principales métodos:

• Fabricación de espumas acuosas ultraestables utilizando nanopartículas de CuO moduladas por ácido hexanoico.
• Conversión in situ y crecimiento de MOFs (CuBDC y HKUST-1) en la interfaz aire-agua utilizando la espuma como plantilla.
• Incorporación de celulosa bacteriana como un andamio de refuerzo en los monolitos MOF.

Principales resultados:

• Con éxito sintetizó monolitos de MOF jerárquicamente porosos a través de la plantilla de espuma de Pickering en un solo paso.
• Los monolitos CuBDC exhibían conchas esféricas huecas bien definidas con plantillas de burbujas de espuma.
• La incorporación de celulosa bacteriana mejoró significativamente la resistencia a la compresión al tiempo que preservó en gran medida la porosidad jerárquica.
• Los monolitos MOF demostraron una prometedora capacidad de adsorción de CO2 (2,42 × 10^-1 mmol g^-1 a 298 K).

Conclusiones:

• La espuma húmeda de Pickering sirve como una plantilla directa efectiva para los monolitos MOF, ofreciendo un enfoque sostenible y ajustable.
• Este método supera las limitaciones de las técnicas tradicionales de moldeo de MOF, permitiendo una fabricación escalable.
• Los monolitos MOF resultantes muestran un potencial significativo para el almacenamiento de gases, la separación y las aplicaciones de adsorción.