7月7日,俄罗斯科学院弗鲁姆金物理化学与电化学研究所和科拉科学中心的研究人员提出一种利用紫外辐射合成金属有机框架的新方法。俄罗斯教育和科学部新闻处称,这是世界上首次将紫外辐射用于合成金属有机框架,可明显缩短制备时间并降低能源成本。
金属有机框架通常由金属离子和有机配体组成,内部具有精细多孔结构,因此在催化、气体吸附、化学传感器、发光材料和有机电子学等领域受到关注。与核能领域相关的是,基于α放射性三价锕系元素的金属有机框架可用于核废料安全处理,例如吸附空气和溶液中的放射性核素。
过去几十年,科研人员已提出机械化学法、微波法等15种以上金属有机框架合成方法,但不同路线在效率、设备要求和适用范围上各有局限。俄方研究团队表示,新提出的光化学方法操作较为简便,不需要昂贵的专用设备,紫外照射可将合成时间从数天缩短至数小时,甚至几分钟,同时保持较高产率。通过该方法获得的材料为均质粉末,晶体尺寸约为1微米。
研究人员已将这一基于羧酸盐配体的方法用于选择性制备三种不同镧系元素以及镅基金属有机框架改性物。俄罗斯科学院物理化学与电化学研究所锝化学实验室首席研究员米哈伊尔·沃尔科夫表示,紫外辐射有望推动基于多种金属的新型框架结构合成,也可用于定向生长一些已知但结构尚不清楚的化合物晶体。
俄方认为,由于紫外辐射源相对易得,该方法有助于快速、高效制备镧系和锕系金属有机框架。光化学和辐射方法的引入,不仅有望减少合成时间和成本,也可在处理高活性物质时降低研究人员面临的风险。该研究由俄罗斯科学基金会资助。