Гибкие MOF для хранения и перевозки метана — 13 августа 2026 г. в 09:13:38.875
Гибкие MOF для хранения и перевозки метана В предыдущих постах мы уже кратко рассказывали про металлоорганические каркасы (MOF) и их близких «родственников» — водородно-органические каркасы (HOF). Сегодня обсудим недавнее прорывное исследование в области проектирования и практического применения MOF, опубликованное в журнале Nature Materials. Одной из актуальных технологических задач, которую потенциально могут решить MOF, является транспортировка газообразного топлива, такого как лёгкие углеводороды и водород. Современные газовые баллоны требуют высокого давления, что сопряжено с рисками и необходимостью использования сложного оборудования. Поэтому исследователи постоянно ищут альтернативные способы хранения газов: будь то поглощение водорода металлами или адсорбция метана в пористых органических каркасах (технология ANG). В новой работе учёные разработали семейство гибких MOF, особого внимания среди которых заслуживают материалы на основе лиганда 2,5-ди(1H-пиразол-4-ил)тиофена (H₂dpt) (рис. 1). Каркасы состава Co(dpt) и Zn(dpt) проявили способность к обратимым фазовым переходам при изменении давления метана (рис. 2). При повышении давления структура MOF перестраивается, позволяя материалу удерживать рекордное количество газа. Полезная ёмкость Zn(dpt) составляет 225 см³(STP)/см³ в диапазоне давлений 5–65 бар (рис. 3), что является абсолютным рекордом среди физических сорбентов. Такие свойства обусловлены геометрией лиганда dpt: угол изгиба в 150° (в отличие от линейного 180° у предыдущего лидера Co(bdp)) ослабляет сильное π-π стекинг-взаимодействие и облегчает фазовые переходы при более низких давлениях. Однако достоинства Zn/Co(dpt) не ограничиваются высокой эффективностью адсорбции. Благодаря гидрофобности тиофенового фрагмента, Zn(dpt) обладает отличной стабильностью: он выдерживает воздействие воздуха в течение 6 месяцев и высокую влажность (75% при 40°C). Для сравнения, предыдущий лидер Co(bdp) разрушался от влаги всего за 24 часа. Кроме того, авторы предложили альтернативный подход к использованию материала в реальных условиях. Поскольку гибкие MOF меняют объём при адсорбции, их нельзя прессовать в обычные таблетки. Вместо этого был использован эластичный наполнитель, который дает кристаллам пространство для расширения, сохраняя целостность структуры. Испытания в реальных баках объёмом 250 мл также показали, что материал не накапливает этан, даже если тот присутствует в газе в виде примеси (5%). Это подтверждает пригодность данных MOF для работы с реальным природным газом. Ссылка на статью #хиа_наука ХИА — главные новости из мира химии ВК | Дзен | Сайт