РТУ МИРЭА синтезировал высокоэнтропийные МОКП из пяти–семи редкоземельных металлов

Исследователи РТУ МИРЭА совместно с коллегами из РУДН и НИЦ «Курчатовский институт» впервые синтезировали высокоэнтропийные металл-органические каркасные полимеры (МОКП) на основе редкоземельных металлов, сообщает «Научная Россия». Каждый материал содержит пять, шесть или семь разных редкоземельных элементов в одной структуре. По данным авторов, соединения обладают повышенной химической стабильностью и поглощают метан, водород и водяной пар scientificrussia.ruНаучная Россияscientificrussia.ruОткрыть источник ↗.

Что такое высокоэнтропийные МОКП

В высокоэнтропийных материалах пять и более разных атомов статистически занимают одну позицию в кристаллической структуре. МОКП — пористые каркасы, которые часто сравнивают с молекулярными губками: они захватывают и удерживают вещества и отдают их по желанию исследователей. Их рассматривают для адсорбции и хранения газов, очистки воды и катализа.

До сих пор высокоэнтропийные материалы создавали главным образом на основе металлов, сплавов и интерметаллических соединений. МОКП обычно строят на переходных металлах — меди, цинке, кобальте, никеле. Аналоги на редкоземельных металлах, среди которых самарий, европий, гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий и эрбий, в этом контексте не были получены и изучены.

Синтез и результаты испытаний

Гидротермальным методом авторы разместили в одной структуре пять, шесть и семь разных редкоземельных катионов. Они отмечают, что семь — не предел. Синтез проводили студент Даниил Валешный и аспирант Антон Муштаков scientificrussia.ruНаучная Россияscientificrussia.ruОткрыть источник ↗.

В испытаниях новые материалы поглощали метан, и особенно водяной пар, значительно лучше аналогов простого состава и были более устойчивы к химическому воздействию. Исследователи связывают это с так называемым «эффектом коктейля»: сочетание разных элементов придаёт МОКП свойства, превышающие свойства отдельного соединения.

Галина Кузьмичева, профессор РТУ МИРЭА, заявила, что работа расширяет концепцию высокоэнтропийных материалов с переходных металлов на редкоземельные элементы в разных сочетаниях. Антон Муштаков сообщил о рекордном поглощении водяного пара и метана по сравнению с однокомпонентными аналогами. Авторы видят возможное применение в хранении газа, очистке воды, адресной доставке лекарств, а также в качестве адсорбентов и осушителей. По их словам, химическая стабильность делает материалы пригодными для агрессивных сред.

Результаты опубликованы в журнале Journal of Molecular Structure scientificrussia.ruНаучная Россияscientificrussia.ruОткрыть источник ↗. Работа выполнена на лабораторных образцах; данных о промышленном применении в материале нет.