Entwicklung von Wasserstrukturen in metall-organischen Rahmenstrukturen zur Verbesserung der atmosphärischen Wasserernte

Obwohl die Positionen von Wasser-Gästen in porösen Kristallen identifiziert werden können, bleibt die Bestimmung ihrer Füllsequenz eine Herausforderung. Wir haben den Wasserfüllmechanismus für das hochmoderne Wasserernte-Metall-organische Gerüst MOF-303 entschlüsselt, indem wir eine umfangreiche Reihe von Einkristall-Röntgenbeugungsmessungen und Berechnungen der Dichtefunktionaltheorie durchgeführt haben. Die ersten Wassermoleküle binden stark an die polaren organischen Verbindungen; ihnen folgen weitere Wassermoleküle, die isolierte Cluster bilden, dann Ketten von Clustern und schließlich ein Wasser-Netzwerk. Diese Entwicklung der Wasserstrukturen führte uns dazu, die Poren durch den multivariaten Ansatz zu modifizieren, um dadurch die Bindungsstärke der ersten Wassermoleküle genau zu modulieren und das Wasseraufnahmeverhalten bewusst zu gestalten. Dies führte zu einer höheren Wasserproduktivität sowie zu einer einstellbaren Regenerationstemperatur und Enthalpie, ohne Kapazität und Stabilität zu beeinträchtigen.