5.8 Porosidad Programada: El Diseño de MOFs de Área Superficial Ultra-Alta

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La porosidad de un material se define como la proporción del volumen de poros respecto al volumen total. Los Metal-Organic Frameworks (MOFs) se distinguen por su porosidad ultra-alta, superando a otras clases de sólidos porosos. Históricamente, se observó porosidad en zeolitas inorgánicas desde 1896 y en compuestos de coordinación (como los complejos de Werner), aunque la porosidad permanente requiere que las entidades moleculares estén unidas por enlaces fuertes para estabilidad.

La prueba inequívoca de la porosidad permanente en un sólido metal-orgánico extendido se logró por primera vez con MOF-2 en 1998. La evaluación de la porosidad se rige por requisitos de la IUPAC, utilizando isotermas de adsorción de N2 a 77 K. Los materiales se clasifican en microporosos (<2 nm), mesoporosos (2 – 50 nm) y macroporosos (>50 nm).

Un aspecto fundamental de la química de MOFs es el diseño deliberado de porosidad mediante el principio isorreticular. Este principio permite la expansión o funcionalización del enlazador sin alterar la topología, creando marcos con tamaños de poro predefinidos. Para lograr áreas superficiales ultra-altas, se busca maximizar los sitios de adsorción, que se encuentran preferentemente cerca de la Unidad de Construcción Secundaria (SBU) polar. Sin embargo, no existe una correlación directa entre el tamaño del poro y el área superficial.

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