Под руководством ученых из Манчестерского университета была разработана серия новых стабильных пористых материалов, которые улавливают и отделяют бензол. Бензол представляет собой летучее органическое соединение (ЛОС) и является важным сырьем для производства многих тонких химикатов, включая циклогексан. Но он также представляет серьезную угрозу для здоровья человека, когда попадает в воздух и поэтому считается важным загрязнителем воздуха.

Исследование, опубликованное сегодня (24 февраля) в журнале Chem , демонстрирует высокую адсорбцию бензола при низких давлениях и концентрациях, а также эффективное разделение бензола и циклогексана. Это было достигнуто за счет разработки и успешного изготовления двух семейств стабильных металлоорганических каркасных материалов (МОК), названных УиО-66 и МФМ-300.

Эти высокопористые материалы состоят из металлических узлов, соединенных функционализированными органическими молекулами, которые действуют как распорки для формирования трехмерных решеток, включающих пустые каналы, в которые могут проникать летучие соединения .

ЛОС, такие как бензол, являются обычными загрязнителями воздуха внутри помещений, что свидетельствует об увеличении выбросов в результате антропогенной деятельности и вызывает множество экологических проблем. Они также связаны с миллионами преждевременных смертей каждый год. Бензол является одним из наиболее токсичных летучих органических соединений и классифицируется Всемирной организацией здравоохранения как канцероген группы 1 для человека.

«Самое интересное в этих материалах то, что они позволяют нам не только улавливать и удалять бензол из воздуха, но и отделять бензол от циклогексана, который является важным промышленным продуктом, часто получаемым из бензола», — говорит профессор Мартин Шредер, ведущий автор статьи, опубликованной в Chem.

«Из-за небольшой разницы в их температурах кипения (всего 0,6 ℃) разделение бензола и циклогексана в настоящее время чрезвычайно сложно и дорого осуществить с помощью дистилляции или других методов».

Обычные адсорбенты, такие как активированный уголь и цеолиты, часто страдают от структурного беспорядка, который может ограничивать их эффективность в улавливании бензола. Это новое исследование также сообщает о всестороннем изучении адсорбции бензола и циклогексана в этих сверхстабильных материалах, чтобы дать глубокое понимание того, почему и как они работают.

«Кристаллическая природа материалов MOF позволяет напрямую визуализировать химию «хозяин-гость» в атомном масштабе с использованием передовых методов дифракции и спектроскопии», — говорит профессор Сихай Ян, еще один ведущий автор статьи.

«Такое фундаментальное понимание взаимосвязи структуры и свойств имеет решающее значение для разработки новых сорбирующих материалов, демонстрирующих улучшенные характеристики улавливания бензола».