Een internationaal team van onderzoekers heeft onlangs op polyarylether gebaseerde covalente organische raamwerken gesynthetiseerd, het meest stabiele kristallijne poreuze materiaal ooit. Het team, waaronder Yushan Yan van de Universiteit van Delaware en Qianrong (Frank) Fang van Jilin University, een voormalig postdoctoraal onderzoeker bij Yan aan de UD, beschreven hun resultaten in het internationale wetenschappelijke tijdschrift Natuurchemie .

Sommige materialen werken als zeven en laten moleculen door hun poriën gaan. Deze materialen, bekend als moleculaire zeven, zijn nuttig in veel industriële processen, vooral in de chemische en energiesector. Ze kunnen worden gebruikt om verontreinigingen uit water te verwijderen. Ook hebben ze aandacht gekregen voor mogelijke toepassingen in de lucht- en ruimtevaart, spoor transport, automobielindustrie en meer, maar tot nu toe, hun toepassingen zijn beperkt door hun instabiliteit onder extreme omstandigheden.

Jan, de Distinguished Engineering Professor bij de afdeling Chemische en Biomoleculaire Engineering, heeft sinds zijn promotieonderzoek in de vroege jaren negentig onderzoek gedaan naar kristallijne poreuze materialen zoals zeoliet. Hij won de Donald Breck Award, de hoogste onderscheiding van de International Zeoliet Association in 2010 voor zijn zeoliet dunne film werk. Toen Fang zich in 2009 bij zijn groep voegde, het paar begon een opkomende klasse van kristallijne poreuze materialen te verkennen die covalente organische raamwerken worden genoemd, die zijn verbonden door covalente bindingen, grote belofte tonen, maar worden soms beperkt door beschikbare chemicaliën en hun instabiliteit in zware omstandigheden, zoals sterke zuren en basen.

Yan en Fang waren de eersten die covalente organische raamwerken maakten met behulp van stabiele koolstof-stikstofbinding (imide) en sindsdien hebben ze, eerst aan de UD en daarna aan de Jilin University nadat Fang de UD had verlaten om een ​​prestigieuze faculteitspositie in China in te nemen, gewerkt aan de ontwikkeling van covalente organische raamwerken op basis van koolstof-zuurstofbindingen. Ze verwachtten dat deze materialen stabiel zouden zijn - als ze ze maar konden maken.

Om dit te doen, ze maakten raamwerken van polyarylether, een zeer stabiele technische kunststof. Door de skeletten zorgvuldig te ontwerpen op basis van nieuwe stabiele bindingen, ze maakten een materiaal dat stabieler was dan enig ander in zijn soort.

"Als je eenmaal de koolstof-zuurstofbinding hebt, dit poreuze materiaal is stabiel in sterk zuur, sterke bases, en sterke oxidanten, " zei Yan. De raamwerken zijn ook stabiel tot 400 graden Celsius. "Onder poreuze kristallijne materialen, organisch of anorganisch, dit is de meest stabiele."

Voor de volgende stap, het onderzoeksteam maakte op polyarylether gebaseerde covalente organische raamwerken die antibioticaresten uit water konden zeven met een pH variërend van 1 tot 13.

In de krant, de onderzoeksgroep concludeerde:"Deze stabiele COF's [covalent-organische raamwerken] zijn een perfect platform voor de bereiding van functionele materialen die onder extreme chemische omgevingen kunnen worden gebruikt."