В ИФХЭ РАН оптимизировали синтез металлоорганических каркасных структур
Ученые Института физической химии и электрохимии имени А. Н. Фрумкина Российской академии наук (ИФХЭ РАН) впервые в России применили ускоритель электронов для синтеза энергетических металлоорганических каркасных структур на основе тяжелых металлов. Благодаря использованию ускорителя электронов синтез протекает в несколько раз быстрее, чем традиционным сольвотермическим методом, а также повышается выход целевого продукта.
Металлоорганические каркасные структуры (Metalorganic framework, МОФ) состоят из блоков, содержащих атом металла, и органических линкеров. Их структура упорядоченная, поэтому МОФ имеют фиксированный размер пор. Уникальные структура и свойства позволяют использовать МОФ в самых разных областях, например, для адсорбции и разделения газов, в качестве датчиков и биочипов, в медицине для медленного высвобождения лекарств.
Используя энергетически обогащенные лиганды, такие как триазол, тетразол и их производные, можно синтезировать энергетические МОФы — структуры, запасающие энергию и выделяющие ее при нагревании или внешнем воздействии. Обычно такие МОФы синтезируют в автоклавах при длительном, до нескольких дней, нагревании. Недостатки этого метода — низкий выход целевого продукта, высокие энергозатраты, применение токсичных растворителей, высокая температура.
Использование ускорителя электронов позволяет провести синтез эффективнее: буквально за несколько минут и с большим выходом. Методами рентгеноструктурного анализа, инфракрасной спектроскопии, термогравиметрии и элементного анализа авторы доказали, что МОФы, синтезированные под ионизирующим излучением, изоструктурны тем, которые получают сольвотермальным методом. Эксперименты показали, что полученные МОФ не разрушаются до температуры 300 градусов.
«Этот метод может быть использован для синтеза энергетически насыщенных каркасных структур, востребованных в промышленности. Главный недостаток МОФов — их цена. Ускоритель электронов позволяет провести синтез проще и эффективнее, и, следовательно, дешевле», — рассказал один из авторов работы, научный сотрудник лаборатории химии технеция ИФХЭ РАН, кандидат химических наук Михаил Волков.
Исследование выполнено при финансовой поддержке Минобрнауки России.