Metal-organiske rammer kan adskille gasser på trods af tilstedeværelsen af ​​vand

Metal-organiske rammer (MOF'er) er lovende materialer til billig og mindre energikrævende gasseparation selv i nærvær af urenheder som vand.

Eksperimentelle analyser af ydeevnen af ​​metal-organiske rammer (MOF'er) til adskillelse af propan og propen under virkelige forhold afslørede, at den mest anvendte teori til at forudsige selektiviteten ikke giver nøjagtige skøn, og også at vand som urenhed ikke har en skadelig effekt på materialets ydeevne.

Kortkædede carbonhydrider produceres i blandinger efter behandling af råolie i raffinaderier og skal adskilles for at være industrielt anvendelige. For eksempel, propan bruges som brændstof og propen som råmateriale til kemisk syntese, såsom fremstilling af polymerer. Imidlertid, separationsprocessen kræver normalt høje temperaturer og tryk, og fjernelse af andre urenheder, såsom vand, gør processen dyr og energiforbrugende.

Strukturen af ​​den undersøgte MOF tilbyder en lang levetid, tilpasningsdygtig, og vigtigst af alt effektivt separationsalternativ ved omgivende forhold. De bygger på, at umættede molekyler som f.eks. Propen kan komplekseres med materialets udsatte metalatomer, mens mættede sådanne som propan ikke gør det. Mens forskning har fokuseret på at udvikle forskellige metal-organiske rammer til forskellige separationsprocesser, muligheden for at bruge disse materialer til applikationer i industriel skala måles normalt kun ved at stole på en teori, der gør mange idealiserende antagelser om både materialets og renheden af ​​gasserne. Dermed, det har ikke været klart, om disse forudsigelser holder under mere komplicerede, men også mere realistiske forhold.

Et team af forskere på Hokkaido-universitetet omkring professor Shin-ichiro Noro i samarbejde med professor Roland A. Fischers gruppe ved det tekniske universitet i München foretog en række målinger af udførelsen af ​​en prototypisk MOF for at fastslå materialets selektivitet i virkeligheden, til både helt tørre rammer og dem, der er udsat for vand.

Deres resultater blev for nylig offentliggjort i ACS -anvendte materialer og grænseflader viser, at materialets forudsagte selektivitet er for høj i forhold til de virkelige resultater. Det viste også, at vand ikke reducerer selektiviteten drastisk, selvom det reducerer materialets evne til at adsorbere gas. Holdet udførte derefter kvantekemiske beregninger for at forstå hvorfor og indså, at vandmolekylerne selv tilbyder nye bindingssteder til umættede kulbrinter, såsom propen (men ikke propan), bevarer dermed materialets funktionalitet.

Forskerne udtaler:"Vi viste kraften i multi-komponent adsorptionseksperimenter til at analysere muligheden for at bruge et MOF-system." De ønsker således at øge bevidstheden om manglerne ved almindeligt anvendte teorier og motivere andre grupper til også at bruge en kombination af forskellige virkelige målinger.