به گزارش روابط عمومی دانشگاه اراک، و به نقل از معاونت پژوهشی و فناوری، مقاله پژوهشی آقایان دکتر آبتین عبادی و دکتر حمیدرضا سنایی‌پور از اعضای هیات علمی گروه مهندسی شیمی دانشگاه اراک در شماره اخیر مجله‌ی بسیار معتبر Chemical Society Reviews با ضریب تاثیر 60.615 که پرچمدار مجلات انتشارات Royal Society of Chemistry می‌باشد، به چاپ رسیده است.

در این پژوهش که با همکاری تیم تحقیقاتی از دانشگاه اراک با پژوهشگران دانشگاه‌های اسپانیا و ایالات متحده انجام شده، اثر فلوئوردار کردن چارچوب‌های فلزی-آلی (MOFs) در تنظیم و تعدیل خواص ساختاری برای کاربردهای ذخیره‌سازی و جداسازی گازها در فرآیند‌های جذب و غشایی بررسی شده است.

پیشرفت های قابل توجهی در فناوری جذب مبتنی بر MOFها با راندمان بالا و انرژی کم به عنوان جایگزین مناسب برای جداسازی گازهای حیاتی صورت گرفته است. این نوآوری‌ها زمانی آشکار می‌شوند که مواد متخلخل با مکانیسم‌های جداسازی هیبریدی (سینتیکی و ترمودینامیکی) طراحی شوند که عملکرد قابل‌توجهی در جداسازی گاز از خود نشان می‌دهند. مهمتر از آن، مواد متخلخل این پیشرفت را مدیون پیشرفت های قابل توجه در کنترل اندازه منافذ و شیمی منافذ هستند. با این حال، از دیدگاه صنعتی،MOF ها هنوز نیاز به ارزیابی بیشتری دارند. با حرکت به سمت صنعتی شدن، الزامات بسیار مهمی برای گذار از روش‌های سنتی انرژی‌بر مانند تقطیر برودتی به جداسازی مبتنی بر جاذب با انرژی کارآمد وجود دارد. این الزامات شامل هزینه های تولید بالا، پایداری (شیمیایی، حرارتی و مکانیکی)، اثرات نامطلوب زیست محیطی استفاده از حلال های آلی، ارتباط معکوس بین ظرفیت جذب و گزینش پذیری، قابلیت بازیافت MOF و شکل دادن به پودر آنها می‌باشد.

چارچوب‌های فلزی-آلی فلوئوردار (F-MOFs) به عنوان مواد متخلخل با رشد سریع، به دلیل منافذ قابل تنظیم، ویژگی‌های شیمیایی جذاب و پایداری عالی، حوزه جداسازی گاز را متحول کرده‌اند. درک عمیق ساختار-عملکرد برای سنتز و توسعهF-MOF های جدید بسیار حیاتی است. در این مقاله مروری بر چندین استراتژی برای طراحی دقیق و سنتزF-MOF های جدید با ساختارهای تنظیم شده برای اهداف جداسازی گاز خاص تمرکز شده است. رشد سریع تعداد مطالعات در این زمینه، به ویژه پس از سال 2018، اهمیت این مواد متخلخل را در کاربردهای جداسازی گاز آشکار می‌کند. مهمتر از همه، مطالعه دقیق موقعیت F-MOFs در جذب گاز ضروری است. نتایج تجزیه و تحلیل ما در این مقاله نشان داد که عملکرد جداسازیF-MOF ها بر روی اکثر جداسازی صنعتی گازهای مهم متمرکز بوده است. بر اساس این نتایج مشخص شد که F-MOF ها مواد معیار در اکثر جداسازی‌های چالش برانگیز گازها هستند. چشم انداز و جهت‌گیری‌های آینده علم و مهندسیF-MOF ها و چالش‌های آنها برای مقابله با مسائل مربوط به غلبه بر مبادله بین ظرفیت/تراوایی و گزینش‌پذیری برای یک حرکت جدی به سمت صنعتی شدن برجسته شده است.

در مورد جداسازی غشایی گازها، اکثر غشاهای ساخته شده باF-MOF ها یا به حد بالایی تجاری رسیده‌اند یا از آن فراتر رفته‌اند. پیشرفت در جاذب‌های F-MOF می‌تواند چالش‌های اقتصادی عمده فرآیندهای جداسازی سنتی را نیز برطرف کند، به‌ویژه در مواردی که فشار گاز خوراک پایین این فرآیندها را غیراقتصادی می‌کند، این جاذب‌های پیشرفته با دستیابی به خلوص/ظرفیت بالا مشکل را حل می‌کنند. در نهایت، فرآیندهای جذب و غشایی مبتنی بر F-MOFها، علی‌رغم چالش‌های بالقوه فراوان، قطعاً می‌توانند بسیاری از مشکلات کنونی، به ویژه در مصرف انرژی جهانی جداسازی گازها را حل کنند. علیرغم پیشرفت های قابل توجه در توسعهF-MOF ها، آنها همچنان با برخی از مشکلات اساسی که برای صنعتی‌سازیMOF های دیگر وجود دارد، مواجه هستند. با این حال،F-MOF ها بر برخی از این مشکلات غلبه کرده‌اند، مانند ظرفیت جذب گاز کم، پایداری ضعیف آب و انرژی زیاد برای احیا. از این رو، جامعه علمی و صنعت همچنان نیاز به همکاری موثر برای انتقال این مواد از آزمایشگاه به صنعت دارند.

جزئیات این پژوهش از طریق لینک زیر قابل مشاهده است.

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/cs/d2cs00442a