Destaque
Separando gases com peneiras moleculares flexíveis
Pesquisadores da Universidade de Liverpool, no Reino Unido, e da Universidade King Abdullah de Ciência e Technologia, na Arábia Saudita, relataram algumas descobertas importantes relacionadas a estruturas metal-orgânicas (MOFs), uma classe de materiais porosos que poderiam beneficiar uma ampla gama de importantes processos de separação de gases.
Os resultados são relatados em dois artigos de pesquisa publicados recentemente.
Estruturas metal-orgânicas (MOFs) são uma classe relativamente nova de materiais porosos e cristalinos com uma ampla gama de aplicações.
Alguns MOFs podem atuar como uma peneira molecular, permitindo que um tipo de molécula de gás de uma mistura passe, enquanto bloqueia outros tipos de moléculas. Por exemplo, sabe-se que alguns MOFs separam o propileno do propano, um processo importante na fabricação de plásticos de polipropileno para o qual o propileno de alta pureza é necessário.
Em um primeiro artigo publicado na revista científica Nature Communications e também apresentado na seção ‘Destaques dos Editores’ da revista, os pesquisadores demonstram que, ao contrário de uma peneira de cozinha, essas peneiras moleculares tridimensionais podem mudar a forma de seus poros e sua flexibilidade é vital para esse desempenho.
A modelagem computacional suportada por dados experimentais de raios-X indicam que para um MOF de alto desempenho, denominado KAUST-7, as mudanças estruturais no MOF desencadeadas pela presença das moléculas de propileno e gás propano são qualitativamente diferentes e resultam em uma adsorção mais forte e transporte mais rápido de propileno, portanto, essencialmente peneirando as moléculas de propano.
No entanto, é difícil prever quais outros tipos de MOFs possuem essa flexibilidade funcional e, portanto, também podem ser bons para uma determinada separação de gás, pois o desempenho é controlado por interações moleculares específicas que são difíceis de prever ou identificar experimentalmente.
Em um segundo artigo publicado na revista científica Physical Chemistry Chemical Physics, os pesquisadores se concentram neste desafio. Eles desenvolveram uma abordagem de triagem computacional para avaliar mais de quatro mil MOFs relatados anteriormente quanto à sua flexibilidade ao agir como uma peneira molecular. Usando essa abordagem, eles identificaram os quatro principais MOFs que mostram o potencial de separar o propileno do propano – dois deles já tinham um bom desempenho, enquanto os outros dois ainda não foram testados para esta aplicação experimentalmente.
Acesse o artigo científico completo publicado na revista Nature Communications (em inglês).
Acesse o artigo científico completo publicado na revista Physical Chemistry Chemical Physics (em inglês).
Fonte: Universidade de Liverpool.
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