Adsorbimento, catalisi, o substrati per la crescita dei tessuti:i materiali porosi hanno molte potenziali applicazioni. Nel diario Angewandte Chemie , un team di ricercatori cinesi e australiani ha ora introdotto un metodo per la sintesi di strutture ultraleggere tridimensionali di ossido di ferro (3D) con due diversi tipi di pori nanoscopici e proprietà di superficie regolabili. Questo materiale superparamagnetico può essere tagliato in forme arbitrarie ed è adatto per applicazioni come la catalisi multifase e la rimozione di ioni di metalli pesanti e olio dall'acqua.

I materiali con sistemi di pori organizzati gerarchicamente, il che significa che le pareti dei macropori con diametri nell'ordine dei micrometri contengono mesopori di pochi nanometri, sono in cima alla lista dei desideri dei ricercatori sui materiali. I vantaggi di questi materiali includono la loro elevata superficie e la facile accessibilità dei piccoli pori attraverso quelli più grandi. Alla grande desiderabilità di questi materiali corrisponde il grado di difficoltà nel produrli su scala industriale.

Gli scienziati della Fudan University (Cina) e della Monash University (Australia) hanno ora prodotto con successo una struttura ultraleggera in ossido di ferro con pori da 250 µm e 18 nm in un processo che può essere utilizzato su scala industriale. Un team guidato da Gengfeng Zheng e Dongyuan Zhao ha utilizzato spugne di poliuretano altamente porose come "matrice", che sono stati imbevuti di esacianoferrato di potassio giallo (K ₄ [Fe(CN) ₆ ]). La successiva idrolisi ha prodotto nanocristalli cubici di blu di Prussia (esacianoferrato di ferro), un pigmento blu scuro, che si depositavano su tutta la superficie della spugna. La spugna di poliuretano è stata quindi completamente bruciata tramite pirolisi e il blu di Prussia è stato convertito in ossido di ferro. Il risultato è una struttura 3D di cubi di ossido di ferro che sono a loro volta costituiti da nanoparticelle di ossido di ferro e contengono mesopori. Il materiale è così leggero che i ricercatori sono riusciti a bilanciare un 240 cm ³ pezzo su un fiore di oleandro.

Semplici modifiche consentono di variare la superficie della struttura 3D da fortemente idrofila a fortemente idrofoba per diverse applicazioni. I ricercatori lo hanno dimostrato rimuovendo gli ioni di arsenico dall'acqua contaminata e separando l'acqua dalla benzina. In quest'ultimo esperimento, la struttura in ossido di ferro risolta ha assorbito più di 150 volte il proprio peso in benzina.

Le strutture rivestite con resol sono adatte anche per l'uso come nanoreattori per reazioni catalitiche multifase tra reagenti idrofili e idrofobici, che normalmente può essere reso miscibile solo mediante l'aggiunta di vari reagenti a trasferimento di fase e cosolventi. Con la struttura in ossido di ferro rivestita di resol, la reazione è molto più veloce e selettiva senza questi additivi, dando alti rendimenti. Ciò è dovuto alle superfici idrofile/idrofobe sintonizzabili dei mesopori, che assorbono entrambi i reagenti e li mettono in contatto tra loro. Il catalizzatore può essere recuperato magneticamente, perché le nanoparticelle di ossido di ferro delle strutture 3D sono superparamagnetiche.