Được công bố trên Tạp chí Materials Chemistry A, nghiên cứu cho thấy, khung hữu cơ kim loại mới với sự kết hợp của một hóa chất công nghiệp phổ biến - propylen oxit, có thể xúc tác quá trình sản xuất cacbonat mạch vòng, trong khi loại bỏ CO2 từ khí thải nhà máy.
Carbon dioxide - một loại khí gây hiệu ứng nhà kính, là hậu quả của việc đốt nhiên liệu hóa thạch. Chất này cũng là một trong những nguyên nhân chính gây ra biến đổi khí hậu. Cacbonat mạch vòng là một nhóm hợp chất được quan tâm nhiều trong công nghiệp. Phát hiện mới được coi là mở đường cho các sáng kiến kinh tế xanh.
Khung hữu cơ mới, ba chiều, dựa trên kim loại, hay còn gọi là MOF, cũng có thể được sử dụng để xúc tác quá trình sản xuất cacbonat tuần hoàn từ khí sinh học, hỗn hợp carbon dioxide, metan và các khí khác phát sinh từ sự phân hủy chất hữu cơ. Chất xúc tác là một chất làm tăng tốc độ phản ứng hóa học mà bản thân nó không trải qua bất kỳ sự thay đổi hóa học vĩnh viễn nào.
Nhà nghiên cứu hóa học Kyriakos Stylianou thuộc Đại học Khoa học OSU, người đứng đầu nghiên cứu, cho biết: “Chúng tôi đã thực hiện một bước tiến lớn trong việc giải quyết thách thức quan trọng, bằng cách phát triển một chất xúc tác hiệu quả. Chìa khóa cho điều đó là hiểu được các tương tác phân tử giữa các vị trí hoạt động trong MOFs với những phân tử có khả năng phản ứng”.
MOF là một vật liệu lai vô cơ - hữu cơ. Đồng thời, là một vật liệu xốp kết tinh được tạo thành từ các ion kim loại tích điện dương, bao quanh bởi các phân tử “chất liên kết” hữu cơ. Trong trường hợp này là kim loại lanthanide và chất liên kết tetracarboxylate. MOFs có thể được thiết kế với nhiều thành phần khác nhau, các thành phần này quyết định các đặc tính của MOF.
Stylianou cho biết, các vật liệu dựa trên Lanthanide thường ổn định vì kích thước tương đối lớn của các ion Lanthanide. Nguyên tắc đó cũng đúng với các MOF lanthanide. Trong đó, những kim loại có tính axit tạo liên kết mạnh với các chất liên kết, giữ cho MOFs ổn định trong nước và ở nhiệt độ cao. Đây được coi là yếu tố vô cùng quan trọng vì khí thải và khí sinh học nóng cũng như giàu độ ẩm.
Các MOF lanthanide cũng có tính chọn lọc đối với carbon dioxide.
“Chúng tôi quan sát thấy rằng, bên trong các lỗ rỗng, propylene oxide có thể liên kết trực tiếp với các tâm xeri. Đồng thời, kích hoạt các tương tác đối với quá trình vận chuyển theo chu kỳ của carbon dioxide”, nhà nghiên cứu Stylianou cho biết.
