Redes orgánicas covalentes producibles de forma sostenible capturan dióxido de carbono
"Por primera vez se ha desarrollado una síntesis en fase sólida de COFs que funciona completamente sin disolventes"
Un equipo internacional de investigadores dirigido por la Universidad Heinrich Heine de Düsseldorf (HHU) y la Universidad de Siegen ha sintetizado un nuevo compuesto que forma una denominada red orgánica covalente. Este compuesto a base de ácido fosfónico es estable y puede utilizarse, por ejemplo, para almacenar dióxido de carbono (CO2), según describen los investigadores en la revista Nature Communications.
A partir del ácido fosfónico, el equipo de investigadores ha desarrollado una red orgánica covalente estable capaz de almacenar dióxido de carbono (CO2).
HHU / Gündog Yücesan
Los marcos orgánicos covalentes (COF) son una clase de materiales cristalinos porosos que forman estructuras de andamiaje. El término "covalente" significa que los enlaces químicos se forman entre los bloques individuales de la red a través de pares de electrones compartidos.
Un equipo de investigación dirigido por el Dr. Gündoğ Yücesan, Jefe del Grupo de Investigación Heisenberg Junior de la Cátedra de Materiales Nanoporosos y a Nanoescala de la HHU, y el Prof. Dr. Jörn Schmedt auf der Günne, Director del Instituto de Química de Materiales Inorgánicos de la Universidad de Siegen, ha presentado ahora una aproximación sencilla a esta familia de redes, cuyos miembros son especialmente estables y que prometen un elevado potencial de aplicación. En el estudio publicado en Nature Communications también han participado investigadores de Berlín, Bremen, Saarbrücken, Turquía y el Reino Unido.
La clase de compuestos de andamiaje de polifosfonatos se caracteriza por enlaces fósforo-oxígeno-fósforo, que consisten en bloques de construcción de ácidos fosfónicos orgánicos simples y pueden ensamblarse calentándolos a temperaturas de sólo unos 200 grados centígrados.
Dr. Yücesan: "Estos COF tienen la propiedad especial de que son estables incluso en presencia de agua y vapor de agua a pesar de las suaves condiciones de síntesis, por lo que pueden utilizarse en agua y electrolitos, a diferencia de los compuestos desarrollados anteriormente."
Otro hito fue el desarrollo de un proceso de síntesis sostenible. Yücesan: "Por primera vez se ha desarrollado una síntesis en fase sólida de COFs que funciona completamente sin disolventes. Este método permite una producción rentable y escalable a escala de kilogramo a tonelada, lo que lo hace más económico en comparación con otros materiales microporosos."
Uno de los problemas a los que se enfrentaron los investigadores fue que los compuestos no cristalizaban bien o eran amorfos. Pudieron demostrar la reticulación mediante el método de resonancia magnética nuclear. El Prof. Dr. Schmedt auf der Günne explica: "Si no hubiéramos podido utilizar los estados comunes de los núcleos de fósforo vecinos, la estructura de reticulación de la sustancia habría permanecido en la oscuridad y no se habrían comprendido sus propiedades".
Los polifosfonatos de este tipo tienen un gran potencial de aplicación. El gas de efecto invernaderoCO2 , perjudicial para el clima,queda ligado a sus redes. Puede volver a liberarse con un ligero cambio de presión. "Este tipo de sustancias son necesarias para depurar los gases de escape y evitar las emisiones de gases de efecto invernadero", concluyen los autores del estudio.
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Publicación original
Ke Xu, Robert Oestreich, Takin Haj Hassani Sohi, Mailis Lounasvuori, Jean G. A. Ruthes, Yunus Zorlu, Julia Michalski, Philipp Seiffert, Till Strothmann, Patrik Tholen, A. Ozgur Yazaydin, Markus Suta, Volker Presser, Tristan Petit, Christoph Janiak, Jens Beckmann, Jörn Schmedt auf der Günne, Gündoğ Yücesan; "Polyphosphonate covalent organic frameworks"; Nature Communications, Volume 15, 2024-9-9
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