Cadre organice metalice
Cadrele organice metalice ( MOF ), un termen care poate fi tradus cu rețele organometalice sau structuri organometalice , [3] sunt materiale cristaline formate din ioni metalici sau grupuri coordonate cu liganzi organici rigizi pentru a forma mono-, bi- sau tridimensional structuri cu porozitate foarte mare. Spațiul gol din interiorul materialului poate atinge 90% din volumul materialului, cu suprafețe interne foarte mari, chiar și dincolo 6 000 m² / zi. [4] MOF-urile pot fi sintetizate pornind de la o mare varietate de componente organice și anorganice, obținând structuri foarte diferite. Datorită acestor caracteristici, MOF-urile sunt considerate compuși foarte interesanți, deoarece gaze precum hidrogenul , metanul și dioxidul de carbon pot fi stocate în spațiile goale din interiorul structurii. Alte posibile domenii de aplicare se referă la purificarea și separarea gazelor, cataliza și senzorii. [5] [6]
Din punct de vedere mai formal, un MOF este definit de IUPAC ca o rețea de coordonare cu liganzi organici, conținând potențiale lacune. La rândul său, o rețea de coordonare este definită ca (a) un compus de coordonare care se extinde într-o singură dimensiune utilizând unități de coordonare repetate, dar cu rețele între două sau mai multe lanțuri individuale, cicluri sau legături spirale sau ca (b) un compus de coordonare care se extinde în două sau trei dimensiuni cu unități de coordonare repetate. [7]
Sinteză
Primul care a sintetizat aceste noi materiale a fost Omar Yaghi de la Universitatea din California, Los Angeles, la sfârșitul anilor '90. [8] [9] Metodologia de sinteză a MOF-urilor s-a dezvoltat pornind de la cunoștințele despre zeoliți . MOF-urile au fost sintetizate inițial cu metode hidrotermale, unde cristalele cresc lent într-o soluție menținută la o temperatură ridicată. Mai târziu, MOF-urile au fost obținute și cu alte metode sintetice, folosind de exemplu microunde , ultrasunete sau metode electrochimice . Structura astfel obținută poate fi modificată în continuare chiar mai târziu ( modificări postsintetice ). [4]
Tabelul 1 exemplifică câțiva liganzi organici utilizați în sinteza MOF-urilor. Cei mai comuni liganzi aparțin clasei de carboxilați , dar au fost folosiți și azoli și fosfonati .
| Denumirea comună | Numele IUPAC | Formula chimica | Formula structurala |
|---|---|---|---|
| Acid oxalic | acid etanioic | HOOC-COOH |  |
| Acid succinic | Acid 1,4-butanedioic | HOOC- (CH2) 2 -COOH |  |
| Acid tereftalic | Acid 1,4-benzenedicarboxilic | C 6 H 4 (COOH) 2 |  |
| Acid trimesic | Acid 1,3,5-benzentricarboxilic | C 9 H 6 O 6 |  |
| 1,2,3-triazol | 1 H -1,2,3-triazol | C 2 H 3 N 3 |  |
Notă
Bibliografie
- ( EN ) SR Batten, NR Champness, X.-M. Chen, J. Garcia-Martinez și colab., Terminologia cadrelor metalice - organice și a polimerilor de coordonare (Recomandări IUPAC 2013) , în Chimie pură și aplicată , vol. 85, nr. 8, 2013, pp. 1715-1724, DOI : 10.1351 / PAC-REC-12-11-20 .
- ( EN ) SS-Y. Chui, SM-F. Lo, JPH Charmant, AG Orpen și ID Williams, un material nanoporos chimic funcționalizabil [Cu 3 (TMA) 2 (H 2 O) 3 ] n , în Science , vol. 283, nr. 5405, 1999, pp. 1148-1150, DOI : 10.1126 / science.283.5405.1148 .
- ( EN ) D. Farrusseng (editat de), Metal-Organic Frameworks: Applications from Catalysis to Gas Storage , Wiley-VCH, 2011, ISBN 978-3-527-32870-3 .
- ( EN ) S. Kaskel (eds), The Chemistry of Metal-Organic Frameworks: Synthesis, Characterization, and Applications , John Wiley & Sons, 2016, ISBN 978-3-527-33874-0 .
- ( EN ) NL Rosi, J. Eckert, M. Eddaoudi, DT Vodak și colab., Depozitarea hidrogenului în cadre microporoase metal-organice , în Science , vol. 300, n. 5622, 2003, pp. 1127-1129, DOI : 10.1126 / science.1083440 .
- ( EN ) K. Sanderson, Space invaders , în Nature , vol. 448, 2007, pp. 746-748, DOI : 10.1038 / 448746a .
- ( EN ) Serviciul RF, materialele-cadru atrag CO și atenția cercetărilor , în Știință , vol. 319, nr. 5865, 2008, p. 893, DOI : 10.1126 / science.319.5865.893 .
- Treccani, rețea metalorganică , pe Lexicon of the XXI Century , Treccani, 2013. Adus la 10 februarie 2018 .
- ( RO ) H.-C. Zhou, JR Long și OM Yaghi, Introducere în structuri metalice - organice , în Chem. Rev. , vol. 112, nr. 2, 2012, pp. 673-674, DOI : 10.1021 / cr300014x .
