Российские ученые предложили новый метод получения металлоорганических каркасов

Ученые Института физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук (ИФХЭ РАН) и Кольского научного центра Российской академии наук (КНЦ РАН) разработали новый метод синтеза металлорганических каркасов (МОК), впервые применив для этого ультрафиолетовое излучение. Полученные соединения используются в катализе, газосорбции, для разработки химических сенсоров и люминофорных материалов. Новый метод позволил существенно сократить время и уменьшить энергозатраты на синтез.

Металлоорганические каркасы — микропористые структуры из ионов металлов, связанных органическими молекулами (лигандами). Благодаря уникальным свойствам, их все чаще используют в неорганической и координационной химии при получении автолюминесцентных материалов, разработке эффективных источников света, в сенсорных технологиях и органической электронике. Каркасы на основе альфа-активных трехвалентных актинидов также находят применение в безопасном обращении с ядерными отходами, например, для сорбции радионуклидов из воздуха и растворов.

За последние десятилетия было предложено более 15 методов синтеза MOК, включая механохимический, микроволновый и ряд других. Каждый из этих методов обладает своими преимуществами и недостатками. Традиционный подход к синтезу —сольвотермальный — сопряжен с низкими выходами, продолжительным временем синтеза и высокими энергозатратами, что делает его трудным для масштабирования, а продукты синтеза — очень дорогими.

Новый фотохимический метод, предложенный авторами исследования, практически лишен этих недостатков: облучение ультрафиолетом сокращает время синтеза от нескольких дней до нескольких часов или минут, обеспечивает высокий выход продукта, отличается простотой проведения реакции и не требует специального дорогостоящего оборудования. В результате получаемые материалы представляют собой однородный порошок с кристаллами размером около 1 микрометра.

Новый подход был успешно применен для селективного получения трех различных модификаций MOК на основе лантаноидов и америция с использованием карбоксилатного лиганда.

«Металлоорганические каркасы на основе актинидов и лантаноидов и многоосновных лигандов могут образовывать несколько различных материалов различной топологии, при этом одинакового химического состава. Изменение начального состава реакционных сред, например, путем варьирования pH, позволяет получать различные типы MOК с заданным составом и строением», — рассказал один из авторов исследования, инженер лаборатории химии технеция ИФХЭ РАН Егор Парашутин.

Ученые также впервые сравнили предложенный фотохимический метод синтеза с традиционным радиационно-химическим, который ранее не применялся для лантаноидов и актинидов (f-металлов). Синтез металлорганических каркасов на основе f-металлов, по мнению авторов, будет способствовать разработке эффективных технологий для получения пористых материалов с новыми комбинациями особых свойств.

Источник: Официальный ресурс Министерства образования и науки Российской Федерации