Российские ученые совместно с иностранными коллегами создали высокопористый металлорганический полимер. Благодаря своей структуре он способен удерживать и хранить молекулы углекислого газа и азота. Результаты опубликованы в Inorganica Chimica Acta.
Координационные полимеры – это протяженные гибридные кристаллические координационные соединения. Они образованны органическими лигандами и металлическими мостиками, распространяющиеся в одном, двух или трех измерениях за счет образования координационной связи металл — лиганд.
Их главная особенность в том, что небольшие фрагменты могут самостоятельно собираться в более сложные конструкции благодаря образованию связей металл — лиганд. Они могут быть одномерными — как длинная цепочка из бусинок, двумерными — как кружева, или трехмерными — как ажурные строительные леса. До сих пор существовало всего три подобных металлоорганических полимера с атомами кобальта, соединенных с фрагментами пиридина и гидразина в качестве лиганда. Все они не обладали пористой структурой. При этом особо пристальное внимание ученых привлекают металлорганические координационные полимеры, которые имеют микропористую структуру и могут работать как губка для газов и других веществ. Это, например, упрощает хранение и перевозку газового топлива или защищают среду от выбросов углекислого газа с электростанций. Химики из Российского университета дружбы народов совместно с коллегами из Австралии, Ирана, Польши, России и Турции разработали новый металлорганический координационный полимер, который способен удерживать в своих порах углекислый газ и азот.
«Пористость металлорганических полимеров обуславливает их наиболее важное практическое применение — хранение и разделение газов. Однако дизайн и контроль сборки подобных структур — это все еще нерешенная задача. Требуется проводить новые исследования, чтобы понять, каким образом межмолекулярные и внутримолекулярные взаимодействия влияют на способность новых материалов к сорбции газов», — рассказал кандидат химических наук Федор Зубков, доцент кафедры органической химии РУДН.
Химики получили новый координационный полимер, когда исследовали комплексы кобальта c лигандами, содержащими пиридиновый и гидразиновый остатки. Пиридин — органическое вещество, в котором один из атомов углерода бензольного кольца заменен атомом азота. Гидразин же представляет из себя две молекулы аммиака со связью азот-азот. Новый полимер ученые получили из сочетания этих двух веществ и неорганической соли − тиоцианата калия. Лиганд добавили в метанольный раствор сульфата кобальта и долго перемешивали при комнатной температуре. Через несколько дней из раствора выпал зеленый осадок, из которого и формировались плоские кристаллы полимера. Часть из них химики исследовали методом рентгеноструктурного анализа, что позволило детально описать его пространственные характеристики.
У нового полимера много крупных пор размером около 63 ангстрем. В одну такую полость может поместиться около 20 молекул углекислого газа или 40 молекул азота. Пор так много, что площадь поверхности одного грамма полимера достигает 30 квадратных метров. Благодаря такой структуре каждый грамм полимера может удержать до 30 см2 углекислого газа при нормальных условиях. Помимо этого, новый полимер обладает парамагнитными свойства, то есть способен намагничиваться под действием внешнего магнитного поля.
«Мы обнаружили, что полученный комплекс способен адсорбировать азот и углекислый газ. Это значит, что он может стать новым пористым координационным полимером для выборочного связывания и хранения этих газов в промышленности», — прокомментировал Федор Зубков.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Facebook и Twitter.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
