Estruturas Metal-Orgânicas Funcionalizadas com Carboxila e Espaço de Poros para Separação de Gases

A química isorreticulada, que permite a otimização de propriedades ao mudar composições sem alterar a topologia, é uma estratégia sintética poderosa. Um dos maiores desafios enfrentados pela química isorreticulada é estendê-la a ligantes com grupos substituintes fortemente coordenantes, como -COOH não ligado, porque interações competitivas entre tais grupos e íons metálicos podem desviar a química isorreticulada. É ainda mais desafiador ter uma série isorreticulada de MOFs funcionalizados com carboxila capazes de abranger íons metálicos quimicamente díspares. Aqui, com a introdução simultânea da funcionalização carboxila e a partição do espaço poroso, uma família de materiais funcionalizados com carboxila é desenvolvida em composições diversas, desde Cr3+ e Ni2+ homometálicos até Co2+/V3+, Ni2+/V3+, Co2+/In3+, Co2+/Ni2+. Os Cr-MOFs permanecem altamente cristalinos em água fervente. De maneira sem precedentes, um Cr-MOF pode suportar o ciclo de tratamento com 10m NaOH e 12m HCl, permitindo a interconversão reversível entre a forma ácida -COOH não ligada e a forma básica -COO-. Esses materiais exibem excelentes propriedades de sorção, como alta capacidade de absorção para CO2 (100,2 cm3 g-1) e gases hidrocarbonetos (por exemplo, 142,1 cm3 g-1 para C2H2, 110,5 cm3 g-1 para C2H4) a 1 bar e 298K, alta seletividade de benzeno/ciclohexano (até ≈40) e desempenho promissor na separação de misturas de gases, como C2H2/CO2 e C2H2/C2H4.