Ozon is een problematische luchtverontreinigende stof die ernstige gezondheidsproblemen veroorzaakt. Een nieuw ontwikkeld materiaal geeft niet alleen snel en selectief de aanwezigheid van ozon aan, maar maakt het gas tegelijkertijd onschadelijk. Zoals gerapporteerd door Chinese onderzoekers in Angewandte Chemie , de poreuze "twee-in-een-systemen" werken ook betrouwbaar in zeer vochtige lucht.

Ozon (O ₃ ) kan gezondheidsproblemen veroorzaken, zoals moeite met ademhalen, longschade, en astma-aanvallen. Relevante arbeidsveiligheidsvoorschriften beperken daarom de toegestane ozonconcentraties op de werkplek. Eerdere methoden voor de detectie van ozon, zoals die op basis van halfgeleiders, verschillende nadelen hebben, inclusief hoog stroomverbruik, lage selectiviteit, en storing door vochtige lucht. Technieken gericht op het verminderen van de ozonconcentratie zijn tot nu toe voornamelijk gebaseerd op actieve kool, chemische absorptie, of katalytische afbraak.

Een team onder leiding van Zhenjie Zhang van de Nankai University (Tianjin, China) stelden zich ten doel een materiaal te ontwikkelen dat zowel ozon snel kan detecteren als efficiënt kan verwijderen. Hun aanpak maakt gebruik van materialen die bekend staan ​​als covalente organische raamwerken (COF's). COF's zijn twee- of driedimensionale organische vaste stoffen met uitgebreide poreuze kristallijne structuren; hun componenten zijn aan elkaar gebonden door sterke covalente bindingen. COF's kunnen worden aangepast aan vele toepassingen door de selectie van verschillende componenten.

De onderzoekers selecteerden gemakkelijk produceerbare, sterk kristallijne COF's gemaakt van aromatische ringsystemen. De afzonderlijke bouwstenen zijn gebonden door middel van verbindende groepen die imines worden genoemd (een stikstofatoom dat door een dubbele binding aan een koolstofatoom is gebonden). Deze staan ​​centraal in de actie.

De imine-COF's duiden op de aanwezigheid van ozon door een snelle kleurverandering van geel naar oranjerood, die met het blote oog kan worden gezien en geregistreerd door een spectrometer. In tegenstelling tot veel andere detectoren, de imine COF werkt ook zeer betrouwbaar, gevoelig, en efficiënt bij hoge luchtvochtigheid en over een breed temperatuurbereik. In aanwezigheid van water, de watermoleculen zullen bij voorkeur aan de iminegroepen binden. Bijgevolg, de onderzoekers beweren, een hydroxide-ion (OH ^- ) is vrijgegeven, die reageert met een ozonmolecuul. Het positief geladen waterstofatoom blijft gebonden aan de iminegroep, kleurverandering veroorzaken. Als er meer ozon dan water aanwezig is (of de met ozon beladen lucht volledig droog is), de overtollige ozon bindt zich aan de iminegroepen en splitst ze. Elke iminegroep breekt twee ozonmoleculen af. Dit veroorzaakt ook een kleurverandering en de kristallijne structuur begint langzaam in te storten. De imine COF detecteert dus niet alleen de ozon, maar breekt het schadelijke gas ook betrouwbaar en efficiënt af. Dit maakt het effectiever dan veel van de traditionele materialen die voor dit doel worden gebruikt.