В лаборатории сорбционных процессов ИФХЭ РАН получен патент на металлорганическую каркасную структуру (МОКС) бензолтрикарбоксилата лантана (III) La-BTC и способ ее получения. МОКС представляет собой микропористый адсорбент с прецизионной пористой структурой и узким распределением пор по размерам. Оптимизация технологических процессов и понижение температуры синтеза позволили сократить энергозатраты при его производстве. Размер пор оптимален для адсорбции углекислого газа, поэтому МОКС на основе лантана может быть использован для очистки технических газов.
«Для промышленной очистки технических газов, которые образуются, например, при сжигании топлива, — рассказал один из авторов работы, аспирант лаборатории сорбционных процессов ИФХЭ РАН Александр Гринченко, – выдающихся адсорбционных характеристик недостаточно. Металлорганическая каркасная структура должна обладать высокой температурной стабильностью и механической и циклической устойчивостью при сорбции — десорбции».
Синтезированная МОКС имеет удельную поверхность от 700 до 850 кв.м/г. Радиус микропор — 0.35 -0.4 нм, что соизмеримо с размером молекулы углекислого газа. Эксперименты показали, что микропористая структура сохраняется до температуры 500 градусов.
Металлорганические каркасные структуры — это класс микропористых адсорбентов, структура которых формируется ионами металлов, координированных (соединенных) полиорганическими лигандами. Они имеют регулярную структуру, что обеспечивает узкое распределение пор по размерам.
«Существует огромное разнообразие и органических лигандов, и катионов металлов, — объяснил Александр Гринченко. — Подбирая пары «металл-лиганд» и варьируя условия синтеза, которые сильно влияют на итоговую микропористую структуру, можно синтезировать адсорбенты с самыми многообещающими свойствами для решения конкретной промышленной задачи».
В лаборатории сорбционных процессов ИФХЭ РАН также недавно был запатентован МОКС-адсорбент на основе иттрия с повышенными адсорбционными свойствами по водороду. «При синтезе углеродных адсорбентов не удается добиться такого узкого распределения пор по размерам, как у металлорганических структур. Поэтому для молекулярных сит, предназначенных для того, чтобы «отсеять» молекулы определенного газа, МОКС-адсорбенты оказываются очень эффективными. Они могут найти применение в зеленой энергетике для аккумулирования газов, разделения газовых смесей, детектирования химических соединений в адсорбционных сенсорах», — подвел итог Александр Гринченко.