Optymalizacja sieci metaloorganicznych
Materiały o nieznanych wcześniej strukturach i właściwościach są podstawą nowych ciekawych zastosowań. Do tych materiałów należą sieci metaloorganiczne, które powstały blisko 20 lat temu. Posiadają one silne wiązania chemiczne, które oznaczają większą sztywność. Jednocześnie, są puste w środku, dzięki czemu mogą służyć do magazynowania gazów, oraz bardzo dużą powierzchnię do reakcji chemicznych. Celem finansowanego ze środków UE projektu "MOFs as catalysts and adsorbents: discovery and engineering of materials for industrial applications" (MACADEMIA) było zwiększenie wydajności i ograniczenie wpływu na środowisko w porównaniu z procesami konwencjonalnymi. Prace koncentrowały się na separacji i magazynowaniu gazów, separacji cieczy oraz katalizie. Przygotowano setki próbek i opracowano nową wysokoprzepustową technologię badań przesiewowych, aby ocenić sprawność urządzeń. Separacja i magazynowanie gazów dotyczyły przede wszystkie zastosowań związanych z energią i węglowodorami. Zespół badał separację mieszaniny propanu/propenu, odzyskiwanie azotu z lekkich węglowodorów oraz separację benzenu z węglowodorów. Zidentyfikowano wiele obiecujących materiałów. Absorpcja i separacja cieczy koncentrowała się na separacji ksylenu do produkcji poliestru i innych tworzyw sztucznych oraz adsorpcji azotu/siarki w celu obniżenia zawartości siarki w paliwach. Badano także katalizatory do katalizy kwasu Lewisa, będącej ważnym rodzajem reakcji katalizowanej metalami, w której głównym problemem są reakcje zachodzące w tle oraz brak swoistości. Sieci metalotlenkowe o regularnej okresowości miejsc aktywnych mogą pełnić rolę jednomiejscowych katalizatorów umożliwiających uzyskanie wysokiej selektywności i wydajności przy mniejszych nakładach energetycznych. Opracowano i przebadano kilka materiałów, które charakteryzują się większą aktywnością katalityczną niż materiały konwencjonalne ze względu na regularne uporządkowanie centrów aktywnych w sieci. Naukowcy opracowali także modele do symulacji procesów i tworzenia szacunków, pomagające w tworzeniu materiałów i budowie linii pilotażowej. Efektem prac jest kilka patentów oraz 97 publikacji w renomowanych czasopismach fachowych. Sorpcyjne procesy separacji gazów i cieczy oraz katalizy mogą walnie przyczynić się do ograniczenia negatywnego wpływu konwencjonalnych technologii przemysłowych na środowisko. Sieci metalotlenkowe mają duży potencjał komercyjny w zakresie produkcji tworzyw sztucznych, oczyszczania paliw, przechwytywania dwutlenku węgla oraz katalizy, a projekt MACADEMIA wskazał na ścieżki dalszego rozwoju tej dziedziny.
Słowa kluczowe
Przechowywanie, reakcje chemiczne, sieć metaloorganiczna, separacja gazów, separacja cieczy, kataliza, propan, azot, benzen, ksylen, kwas Lewisa
