Desenvolvimento de tecnologia de síntese de materiais porosos “diferentes fora e dentro” devido à mudança de temperatura

Uma equipe de pesquisa do UNIST desenvolve uma técnica para sintetizar várias estruturas centrais da crosta dentro e fora dos exossomos, alterando a temperatura.

Aplicado ao desenvolvimento de catalisadores, sensores, dispositivos de armazenamento de gás, etc.

Distribuição de diferentes tipos de MOFs dentro das partículas. (a) Estrutura núcleo-córtex, (b) micrografias (esquerda) e imagem mapeada Raman (direita) de forma uniformemente misturada. / Direitos autorais da imagem UNIST

Foi desenvolvida uma tecnologia de síntese que combina materiais MOF na forma molecular desejada. É possível sintetizar tanto uma “estrutura núcleo-casca” feita de diferentes materiais na parte externa e interna da partícula, quanto uma estrutura na qual os diferentes materiais são misturados uniformemente. Vários tipos de MOFs podem ser selecionados e organizados de acordo com a finalidade da reação química, que deverá contribuir para melhorar o desempenho da próxima geração de catalisador ou sensor.

O UNIST (Ulsan Institute of Science and Technology) anunciou no segundo dia que a equipe de pesquisa conjunta dos professores Na Myung-su e Min Seung-gyu do Departamento de Química anunciou uma nova tecnologia de síntese MOF na revista científica Nature Communications.

Como um sólido poroso, MOFs é um material de última geração que está atraindo a atenção como dispositivo de armazenamento de gás, sensor e catalisador porque pode reter gás nos poros ou capturar apenas um gás específico. É uma forma na qual várias estruturas unitárias básicas estão conectadas, e quando a mistura de minerais e substâncias orgânicas que compõem esta estrutura unitária muda, a forma da estrutura unitária muda ou as propriedades químicas mudam, resultando em um novo tipo de MOF .

A técnica da equipe de pesquisa é uma técnica que pode controlar a distribuição espacial das estruturas modulares centrais alterando a temperatura. Quando a temperatura é alta, a estrutura unitária do grupo A ocorre fora da partícula, e a síntese da estrutura unitária B-combinada ocorre apenas dentro da partícula, resultando em uma estrutura núcleo-casca. Por outro lado, se a temperatura for reduzida, as duas estruturas unitárias A e B são misturadas igualmente. Também é possível criar uma estrutura polinuclear composta por várias estruturas centrais do córtex.

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Em particular, a equipe de pesquisa revelou as condições que controlam a distribuição espacial das estruturas da unidade central através deste estudo. Vários métodos sintéticos foram desenvolvidos para controlar a distribuição de materiais nas partículas de MOFs, incluindo a morfologia do núcleo da casca, mas os fatores importantes que alteram a distribuição dos materiais não são bem conhecidos.

Este estudo revela que a diferença de sensibilidade à temperatura entre a taxa de câmbio e a taxa de difusão é significativa. O trocador é uma substância que substitui os metais e as substâncias orgânicas contidas na estrutura da unidade MOF. O método de fabricação de novos MOFs substituindo a matéria orgânica ou metal das moléculas MOF já sintetizadas é chamado de “método de síntese e troca”. É mais fácil instalar os MOFs desejados do que o método de fabricação MOF colocando todas as matérias-primas simultaneamente, pois a composição da instalação só pode ser alterada mantendo a forma da estrutura da unidade de armação metálica.

O primeiro autor, pesquisador Junmo Sung (Departamento de Química do UNIST), disse: “A difusão da taxa de câmbio entre as estruturas MOF é menos sensível à temperatura, enquanto a reação na qual a matéria orgânica da estrutura primária é substituída pelo trocador é um método de síntese usando o princípio mais sensível à temperatura.” Eles podem ser facilmente aplicados porque a distribuição espacial só pode ser modificada por ajuste.”

O professor Min Seong-gyu, que simulou a distribuição espacial de materiais de acordo com a diferença na taxa de câmbio e taxa de difusão, disse: “É um excelente caso de pesquisa que combina resultados teóricos e experimentais e servirá como guia para o desenvolvimento de vários métodos de troca após a síntese no futuro.”

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O professor Na Myung-soo disse: “Se a distribuição espacial da estrutura da unidade for bem controlada, é possível tornar o material MOF adequado para a finalidade desejada.

Este estudo foi publicado on-line em 25 de fevereiro e é apoiado pelo Leading Research Center (SRC) hospedado pela National Research Foundation of Korea.

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