Ny syntetisk protokol til dannelse af 3-D porøst organisk netværk

Et team af koreanske forskere tilknyttet UNIST har for nylig annonceret princippet om at producere porøse organiske materialer på et øjeblik. som at skyde kugler. Dette svarer til mekanismen for kemisk reaktion i sprængstof, hvorved det at trykke på aftrækkeren får detonatoren til at eksplodere.

Dette gennembrud er blevet ledet af professor Jong-Beom Baek på School of Energy and Chemical Engineering ved UNIST. Undersøgelsen demonstrerer en syntetisk protokol til dannelse af et tredimensionelt porøst organisk netværk via eksplosion i fast tilstand af organiske enkeltkrystaller.

Tredimensionelle porøse materialer har et højt overfladeareal, som kan være nyttig til applikationer såsom katalytiske bærere, gasopsamling og -lagring, energiomdannelse og lagring, optoelektronik og halvledere. Typiske eksempler er zeolitter og zeolitlignende materialer. Imidlertid, i de seneste år, omfattende undersøgelser er blevet udført for at producere porøse materialer fra mere holdbare organiske materialer. Og de gør brug af en syntetisk tilgang til at producere et 3-D porøst organisk netværk i væskefasereaktioner i nærvær af egnede opløsningsmidler og/eller katalysatorer. Imidlertid, de resulterende produkter er af lav renhed, og derfor, efterbehandling til oprensning bliver nødvendig.

I undersøgelsen, Professor Baek og hans team introducerede en ny syntetisk metode til fremstilling af et 3-D porøst organisk netværk med højt specifikt overfladeareal via eksplosion i fast tilstand af organiske enkeltkrystaller indeholdende primermolekyler. Den eksplosive reaktion realiseres ved Bergman -reaktionen (cycloaromatisering) af tre enediyne -grupper på 2, 3, 6, 7, 14, 15-hexaethynyl-9, 10-dihydro-9, 10- [1, 2] benzenoanthracen (HEA), som er en selvpolymeriserbar trifunktionel (M3) byggesten med tre enediyne-grupper (indeholdende en dobbeltbinding og to tripelbindinger). Generelt, fast-organiske materialer kan let smelte, når der påføres varme. Imidlertid, deres nyudviklede HEA-enkeltkrystaller udløser en eksplosiv Bergman-reaktion og skifter hurtigt til 3-D porøse materialer uden tilstedeværelse af opløsningsmidler og katalysatorer, når der påføres varme.

"Solid-state reaktioner kan give produkter af høj renhed, og derfor kan efterbehandling til oprensning blive unødvendig, "siger Dr. Seo-Yoon Bae på School of Energy and Chemical Engineering, undersøgelsens første forfatter. "Derudover de resulterende produkter er af høj renhed, og derfor, har flere fordele end opløsning eller gasfasereaktioner. "

HEA -enkeltkrystallerne består af ni HEA -molekyler med to acetone og et vandmolekyle i gitteret. Høj eksoterm varme frigives eksplosivt, fordi kogepunktet for vand og acetone er lavt, ifølge forskerholdet. Da vand koger ved 100 ° C og acetone koger ved 56 ° C, der er en stigning i de kinetiske energier mellem de to molekyler, når der påføres varme. Dermed, før de organiske enkeltkrystaller smelter, acetone og vandmolekyler (primer til at udløse eksplosion) frigives udenfor, HEA -molekyler i krystalgitteret begynder at omarrangere, og dette efterfølges af høj eksoterm varme (krudteksplosion).