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Die Adsorption von C1- bis C4-linearen Kohlenwasserstoffen im flexiblen metallorganischen Rahmenmaterial MIL-53(Cr) wurde durch Adsorptionsmanometrie in Kombination mit Mikrokalorimetrie und Synchrotron-Röntgenpulverdiffraktion untersucht. Diese experimentelle Untersuchung wurde durch molekulare Modellierung ergänzt. Im Fall von Methan bleibt der Feststoff unabhängig von der Menge des Adsorptivs starr. Bei der C2-C4-Serie hingegen wird eine zunehmende Flexibilität der Struktur beobachtet, die zunächst auf ein Atmen des Materials von einer großen Porenform zu einer schmalen Porenform zurückzuführen ist, gefolgt von einer weiteren Expansion bei hohem Druck. Die gesammelten thermodynamischen und strukturellen Informationen deuten darauf hin, dass eine minimale Adsorptionsenthalpie von ca. 20 kJ mol (-1) in der anfänglichen großen Porenstruktur von MIL-53(Cr) erforderlich ist, um den strukturellen Übergang "große zu schmale Pore" zu induzieren. Darüber hinaus kann die Adsorptionsenthalpie verwendet werden, um den Druck vorherzusagen, bei dem sich die Struktur wieder öffnet. Schließlich kann das Ausmaß des Atmens mit der Größe des Sondenmoleküls über das van-der-Waals-Volumen in Beziehung gesetzt werden. Die oben genannten Trends wurden erfolgreich im Fall von Wasser und Kohlendioxid verifiziert. Dieser kombinierte experimentelle und theoretische Ansatz liefert die ersten Elemente zur Vorhersage, ob MIL53 und ähnliche flexible Strukturen auf Gasbeladung reagieren werden und welcher Druck erforderlich wäre sowie die Amplitude des induzierten Atmens.
Llewellyn et al. (Mittwoch) haben diese Frage untersucht.