A palavra "defeito" evoca universalmente algumas negativas, característica indesejável, mas os pesquisadores do Energy Safety Research Institute (ESRI) da Swansea University têm uma opinião diferente:no domínio dos materiais nanoporosos, defeitos podem ser bem aproveitados, se alguém souber como domesticá-los.

Estruturas Metálicas Orgânicas

Uma equipe liderada pelo Dr. Marco Taddei, Marie Sklodowska-Curie Actions Fellow na Swansea University, está investigando como as propriedades das estruturas metal-orgânicas, uma classe de materiais semelhantes a esponjas microscópicas, podem ser ajustados tirando proveito de seus defeitos para torná-los melhores na captura de CO2.

Dr. Taddei disse:"Estruturas metal-orgânicas, ou MOFs, são materiais extremamente interessantes porque estão cheios de espaços vazios que podem ser usados ​​para reter e conter gases. Além disso, sua estrutura pode ser manipulada no nível atômico para torná-los seletivos para certos gases, no nosso caso, o CO2. "

"MOFs contendo o elemento zircônio são especiais, no sentido de que podem suportar a perda de muitas ligações sem entrar em colapso. Vemos esses defeitos como uma oportunidade atraente para brincar com as propriedades do material. "

Os pesquisadores passaram a investigar como os defeitos participam de um processo conhecido como "troca pós-sintética", um procedimento de duas etapas em que um MOF é inicialmente sintetizado e depois modificado por meio da troca de alguns componentes de sua estrutura. Eles estudaram o fenômeno em tempo real usando ressonância magnética nuclear, uma técnica de caracterização comum em química. Isso permitiu que eles entendessem o papel dos defeitos durante o processo.

O novo estudo aparece na revista internacional de alto impacto Angewandte Chemie .

"Descobrimos que os defeitos são locais muito reativos dentro da estrutura do MOF, e que sua modificação afeta a propriedade do material de uma maneira única. "disse o Dr. Taddei" O fato de termos feito isso fazendo uso extensivo de uma técnica que é facilmente acessível a qualquer químico em todo o mundo é, na minha opinião, um dos os destaques deste trabalho. "

ESRI Research

Diretor ESRI, O professor Andrew Barron é co-autor do trabalho, disse:"Na ESRI, nossos esforços de pesquisa estão focados em causar um impacto na forma como produzimos energia, tornando-o limpo, seguro e acessível. Contudo, estamos bem cientes de que o progresso na pesquisa aplicada só é possível por meio de uma compreensão profunda dos fundamentos. Este trabalho vai exatamente nessa direção. "

O estudo é uma prova de conceito, mas essas descobertas estabelecem a base para trabalhos futuros, financiado pelo Conselho de Pesquisa de Engenharia e Ciências Físicas. Os pesquisadores querem aprender como manipular quimicamente estruturas defeituosas para desenvolver novos materiais com desempenho aprimorado para captura de CO2 de gases residuais da siderurgia, em colaboração com Tata Steel e University College Cork.

“Reduzir as emissões de CO2 derivadas da produção de energia e dos processos industriais é fundamental para prevenir consequências graves no clima, "afirma o co-autor Dr. Enrico Andreoli, Palestrante sênior na Swansea University e líder do grupo de captura e utilização de CO2 dentro da ESRI, "Os esforços em nosso grupo visam o desenvolvimento de novos materiais para capturar CO2 com eficiência e processos convenientes para converter esse CO2 em produtos valiosos."

Dr. Taddei, O Professor Barron e o Dr. Andreoli são os organizadores do 1º Workshop Europeu sobre Química de Fosfonatos de Metal, que será realizada na ESRI no dia 19 de setembro de 2018.