Pemisahan gas dengan menggunakan saringan molekuler fleksibel yang dibuat dengan kerangka logam-organik

Sifat dinamis dan fleksibilitas saringan molekuler sangat penting untuk memahami kinerjanya untuk mengangkut molekul kecil. Kredit: Universitas Liverpool

Para peneliti di Universitas Liverpool dan Universitas Sains dan Teknologi King Abdullah telah menerbitkan beberapa temuan menarik terkait bingkai logam-organik (MOF), kelas bahan berpori, yang dapat menguntungkan berbagai proses pemisahan gas penting. Penemuan ini dilaporkan dalam dua makalah penelitian.

Bingkai logam-organik (MOFs) adalah kelas material kristal dan berpori yang relatif baru dengan berbagai aplikasi.

Beberapa MOF dapat bertindak sebagai ayakan molekuler, memungkinkan satu jenis molekul gas melewati campuran sambil memblokir yang lain. Sebagai contoh, beberapa MOF diketahui memisahkan propilena dari propana, sebuah proses penting dalam pembuatan plastik polipropilena yang membutuhkan propilena dengan kemurnian tinggi.

Dalam artikel pertama yang diterbitkan di Komunikasi tentang Alam, peneliti menunjukkan bahwa, tidak seperti saringan dapur, saringan molekuler tiga dimensi ini dapat mengubah bentuk pori-porinya dan fleksibilitasnya sangat penting untuk kinerja ini.

Saringan molekuler

Perhitungan kinerja tinggi dari sifat pengangkutan gas dalam ribuan bahan berpori mengidentifikasi bahan yang menunjukkan potensi pemisahan gas hemat energi dalam industri kimia. Kredit: Universitas Liverpool

Pemodelan komputasi yang didukung oleh data sinar-X eksperimental menunjukkan bahwa untuk MOF berkinerja tinggi, yang disebut KAUST-7, perubahan struktural dalam MOF yang dipicu oleh keberadaan molekul propilena dan propana secara kualitatif berbeda dan menghasilkan adsorpsi. lebih kuat. dan pengangkutan propilena yang lebih cepat dan karena itu pada dasarnya mengayak molekul propana.

Namun, sulit untuk memprediksi jenis MOF lain yang memiliki fleksibilitas fungsional ini dan oleh karena itu mungkin juga baik untuk pemisahan gas tertentu karena kinerja dikendalikan oleh interaksi molekuler tertentu yang sulit diantisipasi atau diidentifikasi secara eksperimental. .

Dalam artikel kedua yang diterbitkan di Kimia fisik Fisika kimia, peneliti fokus pada tantangan ini.

Mereka mengembangkan pendekatan skrining komputasi untuk menilai fleksibilitas lebih dari empat ribu MOF yang dilaporkan sebelumnya dengan bertindak sebagai penyaring molekuler. Dengan menggunakan pendekatan ini, mereka mengidentifikasi empat MOF pertama yang menunjukkan potensi untuk memisahkan propilena dari propana, karena dua di antaranya diketahui memiliki kinerja yang baik, sedangkan dua lainnya belum diuji untuk aplikasi ini. secara eksperimental.

Dr. Matthew Dyer, Profesor Kimia dan bagian dari Pusat Penelitian Leverhulme untuk Desain Material Fungsional di Universitas, mengatakan: “MOF telah menarik minat yang cukup besar dalam beberapa tahun terakhir dan ada harapan besar untuk aplikasi teknis, terutama untuk MOF yang fleksibel.

“Penelitian kami menambah pengetahuan kami tentang MOF, mengapa beberapa dapat bertindak sebagai saringan dan mana yang menunjukkan fleksibilitas.

“Melalui pendekatan komputasi, kami dapat mengidentifikasi MOF yang fleksibel dan temuan ini berpotensi menjadikan proses pemurnian gas lebih hemat energi. Hal ini penting terkait dengan pembuatan plastik berkualitas tinggi yang membutuhkan senyawa awal murni yang biasanya diekstraksi dari produk sampingan gas dalam proses petrokimia. ”

“Pendekatan penyaringan berkinerja tinggi ini dapat diterapkan pada banyak bahan berbeda dengan berbagai aplikasi potensial. Mereka memiliki potensi untuk mengubah cara kami menemukan bahan guna memenuhi tantangan teknologi. “

Referensi:

“Perbedaan lokasi tamu oleh dinamika tuan rumah meningkatkan pemisahan propilen / propana dalam kerangka logam-organik” oleh Dmytro Antypov, Aleksander Shkurenko, Prashant M. Bhatt, Youssef Belmabkhout, Karim Adil, Amandine Cadiau, Mikhail Suyetin , Mohamed Eddaoudi, Matthew J. Rosseinsky dan Matthew S. Dyer, 30 November 2020, Komunikasi tentang Alam.
DOI: 10.1038 / s41467-020-19207-9

“Penyaringan kinerja tinggi bingkai logam dan organik untuk pemisahan kinetik propana dan propana” oleh Yohanes Pramudy, Satyanarayana Bonakala, Dmytro Antypov, Prashant M. Bhatt, Aleksander Shkurenko, Mohamed Eddaoudi, Matthew J. Rosseinsky dan Matthew S. Dyer, 6 Oktober 2020, Kimia fisik Fisika kimia.
DOI: 10.1039 / D0CP03790G

Pusat Penelitian Leverhulme untuk Pusat Penelitian untuk Desain Material Fungsional adalah pusat penelitian interdisipliner yang bertujuan untuk merevolusi desain material baru. Ini menyatukan pengetahuan kimia dengan komputasi canggih untuk mengembangkan pendekatan baru untuk desain bahan fungsional pada skala atom.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Skrining sinar-X mengidentifikasi obat yang menjanjikan untuk pengobatan COVID-19

Sebuah tim peneliti, termasuk ilmuwan MPSD, telah mengidentifikasi beberapa kandidat untuk melawan obat tersebut SARS-CoV-2 coronavirus menggunakan sumber cahaya sinar-X PETRA III di German...

Teori konspirasi memengaruhi perilaku kita – bahkan jika kita tidak mempercayainya!

Paling tidak karena COVID-19 pandemi, teori konspirasi lebih relevan dari sebelumnya. Mereka diberitakan dan didiskusikan di hampir semua media dan komunikasi. Tapi...

“Doodle Ringan” Nyata dalam Waktu Nyata

Para peneliti di Tokyo Metropolitan University telah merancang dan menerapkan algoritme yang disederhanakan untuk mengubah garis yang digambar secara bebas menjadi hologram pada CPU...

Teleskop Webb NASA menyertakan tabir surya seukuran lapangan tenis untuk perjalanan jutaan kilometer

Kedua wajah tabir surya James Webb Space Telescope dinaikkan secara vertikal untuk mempersiapkan pelipatan lapisan tabir surya. Kredit: NASA / Chris Gunn Insinyur bekerja...

Mineralogi Hangat Global Mengelola Pusat Perlindungan Kehidupan Batin

Tim lapangan DeMMO dari kiri ke kanan: Lily Momper, Brittany Kruger, dan Caitlin Casar mengambil sampel air yang meledak dari toilet DeMMO. Pendanaan:...

Newsletter

Subscribe to stay updated.