Porøse materialer kaster lys over miljørensning

I løbet af de sidste to årtier har porøse materialer som zeolitter og metal-organiske rammer har tiltrukket sig det videnskabelige samfunds opmærksomhed på grund af den brede vifte af anvendelser, der stammer fra deres porøsitet. For nylig, en ny klasse af alle organiske materialer er dukket op-de hydrogenbundne organiske rammer (HOF'er). Disse krystallinske materialer er afhængige af to typer ikke-kovalente interaktioner-π-π interaktioner, der danner den lodrette stak, og hydrogenbinding-interaktioner, der giver orden og stabilitet mellem de molekylære enheder. Kombinationen af ​​disse interaktioner tillader samling af specielt designede molekylære enheder for at opnå ordnede krystallinske strukturer, der muliggør udvikling af materialer med afstembare kemiske og fysiske egenskaber.

Et internationalt samarbejde mellem Osaka University, Japan, og universitetet i Castilla, Spanien, udviklet stabile enkeltkrystallinske porøse hydrogenbundne organiske rammer (HOF'er), der er termisk og kemisk holdbare og har stort overfladeareal og fluorescensegenskaber. Gennem endimensionelt stablede molekyler og hydrogenbinding, de fremstillede de stabile og stive rammer til trods for disse rammer bestående af svag hydrogenbundet carboxylsyre. Deres forskningsresultater blev offentliggjort i Angewandte Chemie International Edition .

Dette porøse materiale viste sig at have et bredt specifikt overfladeareal på 1288 m2 pr. 1 g og kan bevare dets ramme ved temperaturer på op til 305 ° C i atmosfæren. Ud over, hydrogenbindinger af dette materiale spaltes ikke, selv når de nedsænkes i alkohol eller koncentreret saltsyre og opvarmes. Dette porøse materiale viste sig at have ganske stabile HOF'er sammenlignet med konventionelle materialer.

Det er svært at systematisk danne HOF'er som designet, så etableringen af ​​metode til dannelse af HOF'er var eftertragtet. Denne gruppe havde fundet ud af, at et hexaazatriphenylen (HAT) derivat med 6 carboxyphenylgrupper (CPHAT) dannede HOF'er med høj varmebestandighed. De troede, at et HAT -derivat med carboxyarylgrupper var en lovende molekylær byggesten til konstruktion af stabile HOF'er med et stort overfladeareal. Brug af et HAT -derivat med carboxybiphenylgrupper (CBPHAT), de opnåede termisk og kemisk stabile HOF'er med stort overfladeareal, demonstrere effektiviteten af ​​HAT -rammer ved at syntetisere og krystallisere HAT -derivater, der har længere hænder til at gribe tilstødende atomer.

Hovedforfatter Ichiro Hisaki ved Osaka University sagde:"I dette studie, vi opdagede, at HAT-derivater dannede stive og stabile HOF'er gennem (1) hydrogenbinding mellem carboxygrupper, (2) tredimensionelt (3-D) netværk, (3) netværksindtrængning, og (4) formmonteret docking af snoede HAT-kerner. "(Figur 3)

Denne undersøgelse vil bidrage til udviklingen af ​​funktionelle HOF'er, såsom HOF'er, der viser selektiv CO2 -absorption, og giver mulighed for omdannelse af CO2 til nyttige kemiske arter, såsom alkohol.