Muito antes da dimetilformamida (DMF) falhar no teste do brinquedo, químicos levantaram preocupações sobre seu uso como solvente na construção de estruturas metal-orgânicas (MOFs).

O Ministério do Meio Ambiente e da Alimentação da Dinamarca declarou em junho de 2018 que o DMF estava entre os três produtos químicos tóxicos encontrados nos brinquedos. Pouco depois disso, os brinquedos foram retirados das prateleiras das lojas dinamarquesas.

Quando se trata de MOFs (nanomateriais porosos com uma ampla gama de aplicações), os químicos têm procurado métodos ecologicamente corretos para a síntese de MOF, seguindo o ditado de "benigno por design." O DMF é usado como solvente nas reações de preparação de MOF e não atingiu esse padrão.

“Há muitos resíduos gerados nesses solventes, e o descarte pode ser um problema real, "disse Michael A. Sinnwell, um pós-doutorado em PNNL.

Sinnwell, Praveen Thallapally, cientista de materiais do PNNL, e colegas investigaram uma maneira mais ecológica de sintetizar MOFs.

"Pessoas que desejam fazer MOFs em grande escala - empresas comerciais, por exemplo, quero fazer isso usando princípios de produção verde, "Sinnwell disse." O DMF ainda é o solvente mais comum usado hoje, principalmente por causa dos resultados previsíveis na composição, Tamanho, e formato dos MOFs finais. Então, se métodos sustentáveis ​​serão implementados, esses fatores que afetam o desempenho precisam ser controlados. "

Outro papel para um produto químico versátil

Dióxido de carbono supercrítico (scCO ₂ ), é um importante solvente comercial e industrial. E poderia substituir o DMF na síntese de MOF.

Sinnwell é o principal autor de um estudo publicado nesta primavera na revista ChemSusChem, que defendia o uso de scCO ₂ na síntese de MOFs devido à sua eficácia como alternativa ambientalmente correta.

"Incorporado nos princípios da química verde está a necessidade de projetar processos químicos ambientalmente benignos, que usam recursos renováveis ​​de forma eficiente, evite reagentes tóxicos e perigosos, e minimizar o uso de solventes de hidrocarbonetos voláteis durante o desenvolvimento de reações químicas, "Sinnwell escreve no estudo." De fato, uma mentalidade de projeto benigna motivou a adoção de alternativas de solventes não convencionais para processos químicos que requerem um 'líquido'. "

Uma mídia MOF super-promissora

Os autores correspondentes Sinnwell e Thallapally reuniram uma equipe de especialistas em PNNL para mostrar que scCO ₂ é uma mídia promissora para a construção do MOF.

A equipe de pesquisa monitorou o scCO ₂ síntese de ZIF-8, um MOF comercialmente relevante, em tempo real. Especificamente, eles usaram difração de raios-X in situ, microscopia, e simulações para fornecer um estudo sistemático dos processos de nucleação e crescimento. Os pesquisadores avaliaram os impactos que os modelos de sacrifício, tempo de reação, densidade, e temperatura têm na composição, Tamanho, e morfologia.

Os resultados mostram que a morfologia do modelo e o tempo de reação, ambos os fatores controláveis, influenciam a porosidade hierárquica e morfologia dos compósitos ZIF-8 e ZIF-8. Sinnwell disse que os resultados fornecem um caminho para a engenharia de materiais direcionados, usando métodos baseados em teoria e experimentos científicos. "Métodos sustentáveis ​​e econômicos para fazer materiais avançados valem a pena perseguir, "disse Sinnwell." Neste artigo, vimos - em tempo real - a formação 'verde' de um material adsorvente promissor em CO supercrítico ₂ . Condições como temperatura, o tamanho ou a forma dos produtos químicos iniciais podem fazer uma grande diferença no produto final. "