Сотрудники лабораторий радиационных технологий и химии технеция Института физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук впервые в России применили ускоритель электронов для синтеза энергетических металлоорганических каркасных структур на основе тяжёлых металлов.

Благодаря использованию ускорителя электронов синтез протекает в несколько раз быстрее, чем традиционным сольвотермическим методом, а также повышается выход целевого продукта.

Металлоорганические каркасные структуры (Metalorganic framework, МОФ) состоят из блоков, содержащих атом металла, и органических линкеров. Их структура упорядоченная, поэтому МОФ имеют фиксированный размер пор. Уникальные структура и свойства позволяют использовать МОФ в самых разных областях, например, для адсорбции и разделения газов, в качестве датчиков и биочипов, для медленного высвобождения лекарств и так далее. Используя энергетически-обогащённые лиганды, такие как триазол, тетразол и их производные, можно синтезировать энергетические МОФы — структуры, запасающие энергию и выделяющие её при нагревании или внешнем воздействии. Обычно такие МОФы синтезируют в автоклавах при длительном (до нескольких дней) нагревании, со всеми недостатками этого метода: низкий выход целевого продукта, высокие энергозатраты, применение токсичных растворителей, высокая температура. Использование ускорителя электронов позволяет провести синтез эффективнее: буквально за несколько минут и с большим выходом.

В работе облучение ускоренными электронами впервые было использовано для синтеза МОФов на основе кадмия и цинка с лигандом — тетразолом. Методами рентгеноструктурного анализа, инфракрасной спектроскопии, термогравиметрии и элементного анализа было доказано, что МОФы, синтезированные под ионизирующим излучением, изоструктурны тем, которые синтезируются сольвотермальным методом. Эксперименты показали, что полученные МОФ не разрушаются до температуры 300 градусов.

«Этот метод может быть использован для синтеза энергетически насыщенных каркасных структур, востребованных в промышленности. Главный недостаток МОФов — их цена. Ускоритель электронов позволяет провести синтез проще и эффективнее, и, следовательно, дешевле», — рассказал один из авторов работы, научный сотрудник лаборатории химии технеция ИФХЭ РАН кандидат химических наук Михаил Волков.

Работа поддержана Министерством науки и высшего образования РФ (проект N 125012200582–8). Результаты опубликованы в журнале Radiation Physics and Chemistry.

Текст: Ольга Макарова, ИФХЭ РАН.
Источник: Минобрнауки России.