«Ученые из Института физической химии и электрохимии им. А. Н. Фрумкина Российской академии наук (ИФХЭ РАН) и Кольского научного центра Российской академии наук (КНЦ РАН) предложили новый метод синтеза металлорганических каркасов (MOF) с применением ультрафиолетового излучения. Полученные пористые соединения, состоящие из металлов и органических лигандов, применяются в различных областях, таких как каталитические процессы, газосорбция, химические сенсоры и люминофорные материалы. Впервые в мире был применён метод синтеза MOF, который благодаря воздействию ультрафиолетового излучения позволил существенно сократить время и уменьшить энергозатраты на синтез», — отметили в пресс-службе.
Металлорганические каркасы все чаще используются в области неорганической и координационной химии благодаря своим уникальным свойствам, включая применение в автолюминесцентных материалах, разработке эффективных источников света, сенсорных технологиях и органической электронике. Каркасы на основе альфа-активных трехвалентных актинидов также находят применение в безопасном обращении с ядерными отходами, например, для сорбции радионуклидов из воздуха и растворов. За последние десятилетия было предложено более 15 методов синтеза MOF, включая механохимический, микроволновый и ряд других. Каждый из этих методов обладает своими преимуществами и недостатками.
Новый метод
Новый фотохимический метод, по данным его авторов, практически лишен недостатков: облучение ультрафиолетом сокращает время синтеза от нескольких дней до нескольких часов или минут, обеспечивает высокий выход продукта, отличается простотой проведения реакции и не требует специального дорогостоящего оборудования. В результате получаемые материалы представляют собой однородный порошок с кристаллами размером около 1 микрометра.
Новый подход успешно применен для селективного получения трех различных модификаций MOF на основе лантанидов и америция с использованием карбоксилатного лиганда. «Ультрафиолетовое излучение в дальнейшем позволит синтезировать новые типы каркасных структур на основе различных металлов, которые ранее не были известны научному сообществу, а также направленно выращивать кристаллы известных соединений, структура которых в настоящее время остается неясной», — отметил ведущий научный сотрудник лаборатории химии технеция ИФХЭ РАН Михаил Волков.
Разработанный в ИФХЭ РАН метод, по мысли авторов, расширяет возможности для препаративной химии координационных соединений и химии MOF. Благодаря простоте и доступности источников ультрафиолетового излучения, исследователи могут получать металлорганические каркасы на основе лантанидов и актинидов в короткие сроки и в значительных количествах. Применение фотохимических, а также радиационных методов не только сокращает время и затраты на синтез, но и снижает риск для исследователей, обеспечивая безопасность при работе с высокоактивными веществами. Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда.
