Le strutture metallo-organiche (MOF) sono composti versatili che ospitano pori di dimensioni nanometriche nella loro struttura cristallina. A causa dei loro nanopori, I MOF sono ora utilizzati in una vasta gamma di applicazioni, compresa la separazione dei prodotti petrolchimici, imitando il DNA, e rimozione di metalli pesanti, anioni di fluoro, idrogeno, e anche l'oro dall'acqua.

La separazione del gas in particolare è di grande interesse per un certo numero di industrie, come la produzione di biogas, arricchimento dell'aria nella lavorazione dei metalli, depurazione del gas naturale, e il recupero dell'idrogeno dagli impianti di ammoniaca e dalle raffinerie di petrolio. "La struttura flessibile a 'reticolo' delle strutture metallo-organiche assorbe molecole di gas che sono persino più grandi della sua finestra dei pori, rendendo difficile eseguire un'efficiente separazione basata su membrana, "dice Kumar Varoon Agrawal, che detiene la cattedra GAZNAT per le separazioni avanzate presso l'EPFL Valais Wallis.

Ora, gli scienziati del laboratorio di Agrawal hanno notevolmente migliorato la separazione dei gas rendendo rigida la struttura reticolare del MOF. Lo hanno fatto utilizzando un nuovo metodo di "trattamento termico rapido post-sintetico", che fondamentalmente prevedeva la cottura di un popolare MOF chiamato ZIF-8 (framework imidazolato zeolitico 8) a 360 ° C per pochi secondi.

Il metodo ha drasticamente migliorato le prestazioni di separazione del gas di ZIF-8, in particolare nella "cattura del carbonio", un processo che cattura le emissioni di anidride carbonica prodotte dall'uso di combustibili fossili, impedendogli di entrare nell'atmosfera. "Per la prima volta, abbiamo raggiunto prestazioni di setacciatura del biossido commercialmente interessanti una membrana MOF, "dice Agrawal.

Gli scienziati attribuiscono il miglioramento a un restringimento dei parametri del reticolo che rende più rigidi i legami chimici del MOF. La composizione chimica essenziale, ambiente di legame, e la cristallinità del materiale non è stata influenzata dalla nuova procedura.

"Il trattamento termico rapido è una tecnica facile e versatile che può migliorare notevolmente le prestazioni di separazione dei gas delle membrane MOF, "dice Agrawal. "Rendendo rigido il reticolo, possiamo eseguire in modo efficiente una serie di separazioni."