Crédito:Wiley
O ozônio é um poluente atmosférico problemático que causa sérios problemas de saúde. Um material recém-desenvolvido não apenas indica rápida e seletivamente a presença de ozônio, mas também simultaneamente torna o gás inofensivo. Conforme relatado por pesquisadores chineses em Angewandte Chemie , os "sistemas dois em um" porosos também funcionam de forma confiável em ar muito úmido.
Ozônio (O 3 ) pode causar problemas de saúde, como dificuldade para respirar, dano pulmonar, e ataques de asma. Regulamentos de segurança ocupacional relevantes, portanto, limitam as concentrações de ozônio permitidas no local de trabalho. Métodos anteriores para a detecção de ozônio, como aqueles baseados em semicondutores, tem uma variedade de desvantagens, incluindo alto consumo de energia, baixa seletividade, e mau funcionamento devido à umidade do ar. As técnicas destinadas a reduzir a concentração de ozônio até agora têm sido baseadas principalmente em carvão ativado, absorção química, ou degradação catalítica.
Uma equipe liderada por Zhenjie Zhang na Universidade de Nankai (Tianjin, China) se propôs o objetivo de desenvolver um material que possa detectar rapidamente e remover o ozônio de maneira eficiente. Sua abordagem usa materiais conhecidos como estruturas orgânicas covalentes (COFs). COFs são sólidos orgânicos bidimensionais ou tridimensionais com estruturas cristalinas porosas estendidas; seus componentes são unidos por fortes ligações covalentes. Os COFs podem ser ajustados para muitas aplicações por meio da seleção de diferentes componentes.
Os pesquisadores selecionaram facilmente produzíveis, COFs altamente cristalinos feitos de sistemas de anéis aromáticos. Os blocos de construção individuais são ligados por grupos conectivos chamados iminas (um átomo de nitrogênio ligado a um átomo de carbono por uma ligação dupla). Eles estão no centro da ação.
Os COFs de imina indicam a presença de ozônio por meio de uma rápida mudança de cor de amarelo para laranja-vermelho, que pode ser vista a olho nu e registrada por um espectrômetro. Ao contrário de muitos outros detectores, o imine COF também funciona de forma muito confiável, sensivelmente, e com eficiência em alta umidade e em uma ampla faixa de temperatura. Na presença de água, as moléculas de água ligam-se preferencialmente aos grupos imina. Consequentemente, os pesquisadores afirmam, um íon hidróxido (OH
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) é libertado, que reage com uma molécula de ozônio. O átomo de hidrogênio carregado positivamente permanece ligado ao grupo imina, causando a mudança de cor. Se houver mais ozônio do que água (ou o ar carregado de ozônio estiver totalmente seco), o excesso de ozônio se liga aos grupos iminas e os divide. Cada grupo imina degrada duas moléculas de ozônio. Isso também causa uma mudança de cor e a estrutura cristalina começa lentamente a entrar em colapso. O COF imine, portanto, não detecta apenas o ozônio, mas também decompõe o gás prejudicial de forma confiável e eficiente. Isso o torna mais eficaz do que muitos dos materiais tradicionais empregados para essa finalidade.