Paghihiwalay ng gas gamit ang kakayahang umangkop na mga molekular na salaan na gawa sa mga metal na organikong mga frame

Ang likas na likas na katangian at kakayahang umangkop ng mga molekular sieves ay mahalaga sa pag-unawa sa kanilang pagganap sa pagdadala ng maliliit na mga molekula. Kredito: Unibersidad ng Liverpool

Ang mga mananaliksik mula sa Unibersidad ng Liverpool at University of Science and Technology ng King Abdullah ay gumawa ng ilang mga kapanapanabik na mga natuklasan sa mga metal-organikong balangkas (MOF), isang klase ng mga materyales na puno ng porous na kung saan maaaring makinabang ang isang bilang ng mahahalagang proseso ng paghihiwalay ng gas. Ang mga natuklasan ay ipinakita sa dalawang dokumento sa pagsasaliksik.

Ang Metal-Organic Frameworks (MOFs) ay isang bagong klase ng mga porous na mala-kristal na materyales na may malawak na hanay ng mga application.

Ang ilang mga MOF ay maaaring kumilos bilang isang molekular na salaan, na pinapayagan ang isang uri ng molekulang gas na dumaan sa pinaghalong habang hinaharangan ang iba. Halimbawa, ang ilang mga MOF ay kilala upang paghiwalayin ang propylene mula sa propane, isang mahalagang proseso sa paggawa ng mga polypropylene plastik na kung saan kinakailangan ang mataas na kadalisayan na propylene.

Sa unang post na nai-publish sa Kalikasan ng komunikasyonIpinakita ng mga mananaliksik na, hindi katulad ng mga sieves sa kusina, ang mga three-dimensional na molekular na sieves ay maaaring baguhin ang kanilang pore na hugis at ang kanilang kakayahang umangkop ay mahalaga para sa pagganap na ito.

Mga Molecular sieves

Ang mga kalkulasyon na may mahusay na pagganap ng mga pag-aari ng paglipat ng gas sa libu-libong mga puno ng buhos na materyales ay kinikilala ang mga materyal na may potensyal para sa mga paghihiwalay na gas na mahusay na enerhiya sa industriya ng kemikal. Kredito: Unibersidad ng Liverpool

Ang kompyuter na pagmomodelo na sinusuportahan ng pang-eksperimentong data ng X-ray ay nagmumungkahi na sa isang naturang MOF na may mataas na pagganap na tinatawag na KAUST-7, ang mga pagbabago sa istruktura sa MOF na dulot ng pagkakaroon ng mga propylene at propane gas Molekulati ay magkakaiba ang husay at humahantong sa mas malakas na adsorption at mas mabilis na pagdadala ng propylene, mahalagang binubuga ang mga propane na molekula. .

Gayunpaman, mahirap hulaan kung aling iba pang mga uri ng MOFs ang may kakayahang umangkop na ito at samakatuwid ay maaaring maging mabuti para sa isang naibigay na paghihiwalay na gas, dahil ang pagganap ay kinokontrol ng mga tiyak na pakikipag-ugnayan ng molekular na mahirap hulaan o pang-eksperimentong kilalanin.

Sa pangalawang post na nai-publish sa Pisikal na kimika Physical physics, ang mga siyentipiko ay nakatuon sa hamon na ito.

Bumuo sila ng isang computational screening diskarte upang masuri ang higit sa 4,000 na dating naiulat na MOFs sa mga tuntunin ng kanilang kakayahang umangkop kapag kumikilos bilang isang molekular na salaan. Gamit ang pamamaraang ito, nakilala nila ang apat na pinakamahusay na MOF na nagpapakita ng potensyal na paghiwalayin ang propylene mula sa propane – dalawa sa mga ito ay kilalang gumanap nang maayos, habang ang dalawa pa ay hindi pa nasubok sa eksperimentong para sa application na ito.

Sinabi ni Dr. Si Matthew Dyer, isang lektorista ng kimika at bahagi ng Leverhulme University Research Center para sa Functional Materials Design, ay nagsabi: “Ang mga MOF ay nakakuha ng lubos na interes sa mga nakaraang taon at may malaking pag-asa para sa mga teknikal na aplikasyon, lalo na para sa mga kakayahang umangkop na MOF.

“Ang aming pagsasaliksik ay nagpapalawak ng aming kaalaman sa MOF, kung bakit ang ilan ay nakagawang kumilos bilang mga salaan at kung saan nagpapakita ng kakayahang umangkop.”

“Gamit ang isang diskarte sa computational, nakilala namin ang mga kakayahang umangkop na MOF at ang mga natuklasan na ito ay may potensyal upang madagdagan ang kahusayan ng enerhiya ng proseso ng paglilinis ng gas.” Ito ay mahalaga mula sa pananaw ng paggawa ng mga de-kalidad na plastik, na nangangailangan ng purong mga panimulang tambalan, na karaniwang nakukuha mula sa mga gas na by-produkto sa pagproseso ng petrochemical. “

“Ang ganitong mga diskarte sa pag-screen na may mataas na throughput ay maaaring mailapat sa maraming iba’t ibang mga materyal na may iba’t ibang mga potensyal na aplikasyon.” May potensyal silang baguhin ang paraan ng pagtingin natin para sa mga materyales upang matugunan ang mga hamon sa teknolohiya. “

Sanggunian:

“Ang pagkakaiba-iba ng pagkakalagay ng panauhin ayon sa dynamics ng host ay nagdaragdag ng paghihiwalay ng propylene / propane sa isang metal-organic framework” nina Dmytro Antypov, Aleksander Shkurenko, Prashant M. Bhatt, Youssef Belmabkhout, Karim Adil, Amandine Cadiau, Mikhail Suyetin, Mohamed Eddaoudi, Matthew J. Rosseinsky at Matthew S. Dyer, 30 Nobyembre 2020 Kalikasan ng komunikasyon.
DOI: 10.1038 / s41467-020-19207-9

“Pag-screen ng mahusay na pagganap ng mga istrukturang metal-organikong para sa pagkakahiwalay ng propane at propene” nina Yohanes Pramuda, Satyanarayana Bonakala, Dmytro Antypov, Prashant M. Bhatt, Aleksander Shkurenko, Mohamed Eddaoudi, Matthew J. Rosseinsky at Matthew S. Dyer, 6 Oktubre 2020, Pisikal na kimika Physical physics.
DOI: 10.1039 / D0CP03790G

Ang Leverhulme Center para sa Research Center para sa Functional Materials Design ay isang interdisiplinaryong sentro ng pananaliksik na naglalayong baguhin ang pagbabago ng disenyo ng mga bagong materyales. Pinagsasama nito ang kaalaman sa kemikal sa state-of-the-art na agham ng kompyuter upang makabuo ng isang bagong diskarte sa disenyo ng mga materyal na nagagamit sa sukat ng atomiko.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Ang “misteryo ng nawawalang yelo” ay sa wakas ay nalutas sa paggalaw ng crust ng Earth

Greenland Glaciers 2018. Credit: NIOZ, Kim Chatter Isang bagong pandaigdigang muling pagtatayo ng yelo sa nakaraang 80,000 taon. Sa panahon ng mga yelo, bumabagsak ang pandaigdigang...

Isang Hindi Inaasahang Pag-ikot sa Quantum Physics Maaaring Maipaliwanag ang Imbalanse ng Matter / Antimatter

Kakulangan ng mahusay na proporsyon sa qubits, hindi maitama ang mga error dito computing ng kabuuanngunit maaari nitong ipaliwanag ang kawalan ng timbang ng...

Ang Unang Taong Tao sa New England Maaaring Magbahagi ng Landscape Sa Mga Woolly Mammoths

Kopya ng isang Woolly mammoth (Mammuthus primigenius) sa Royal BC Museum sa Victoria, British Columbia, Canada. Ipinakita mula 1979, at ang balahibo ay...

Natuklasan ng mga Siyentista ang Mga Bagong Selula na Nasasangkot sa Malalang Sakit at Pamamaga – Tumpak, Bagong Target para sa Paggamot

Ang pagguhit ng gulugod ng mga cell ng pro-namumula (pula) at anti-namumula MRC1 + macrophages (asul). Kredito: Zylka Lab, UNC School of Medicine Ang...

Salamat sa bagong katalista, ang paggawa ng styrene ay mas mura at berde

Kredito: estado ng NC Ang mga siyentipiko ng engineering ng kemikal ay bumuo ng isang bagong katalista na makabuluhang nagdaragdag ng ani ng paggawa...

Newsletter

Subscribe to stay updated.