adsorptie, katalyse, of substraten voor weefselgroei:poreuze materialen hebben veel potentiële toepassingen. In het journaal Angewandte Chemie , een team van Chinese en Australische onderzoekers heeft nu een methode geïntroduceerd voor de synthese van ultralichte driedimensionale (3D) ijzeroxide-frameworks met twee verschillende soorten nanoscopische poriën en instelbare oppervlakte-eigenschappen. Dit superparamagnetische materiaal kan in willekeurige vormen worden gesneden en is geschikt voor toepassingen zoals meerfasige katalyse en de verwijdering van zware metaalionen en olie uit water.

Materialen met hiërarchisch georganiseerde poriesystemen - wat betekent dat de wanden van macroporiën met diameters in het micrometerbereik mesoporiën van slechts enkele nanometers bevatten - staan ​​hoog op het verlanglijstje van materiaalonderzoekers. De voordelen van deze materialen zijn onder meer hun grote oppervlakte en de gemakkelijke toegankelijkheid van de kleine poriën door de grotere. De grote wenselijkheid van deze materialen gaat gepaard met de moeilijkheidsgraad om ze op industriële schaal te produceren.

Wetenschappers van Fudan University (China) en Monash University (Australië) hebben nu met succes een ultralicht ijzeroxideraamwerk met poriën van 250 µm en 18 nm geproduceerd in een proces dat op industriële schaal kan worden gebruikt. Een team onder leiding van Gengfeng Zheng en Dongyuan Zhao gebruikte zeer poreuze polyurethaansponzen als een "matrix", die waren gedrenkt in geel kaliumhexacyanoferraat (K ₄ [Fe(CN) ₆ ]). Daaropvolgende hydrolyse resulteerde in kubische nanokristallen van Pruisisch blauw (ijzerhexacyanoferraat), een donkerblauw pigment, die werden afgezet over de oppervlakken van de spons. De polyurethaanspons werd vervolgens volledig weggebrand door pyroloyse en het Pruisische blauw werd omgezet in ijzeroxide. Het resultaat is een 3D-raamwerk van kubussen van ijzeroxide die op hun beurt zijn gemaakt van nanodeeltjes van ijzeroxide en mesoporiën bevatten. Het materiaal is zo licht dat de onderzoekers een 240 cm ³ stuk op een oleanderbloesem.

Met eenvoudige aanpassingen kan het oppervlak van het 3D-raamwerk worden gevarieerd van sterk hydrofiel tot sterk hydrofoob voor verschillende toepassingen. De onderzoekers toonden dit aan door arseenionen te verwijderen uit verontreinigd water en door water te scheiden van benzine. Bij het laatste experiment het met resol gecoate ijzeroxide frame absorbeerde meer dan 150 keer zijn eigen gewicht aan benzine.

De resol-gecoate raamwerken zijn ook geschikt voor gebruik als nanoreactoren voor katalytische meerfasenreacties tussen hydrofiele en hydrofobe reactanten, die normaal gesproken alleen mengbaar kunnen worden gemaakt door toevoeging van verschillende faseoverdrachtsreagentia en co-oplosmiddelen. Met het resol-gecoate ijzeroxide frame, de reactie verloopt veel sneller en selectiever zonder deze additieven, hoge opbrengsten geven. Dit komt door de afstembare hydrofiele/hydrofobe oppervlakken van de mesoporiën, die beide reagentia opnemen en met elkaar in contact brengen. De katalysator kan magnetisch worden teruggewonnen, omdat de ijzeroxide-nanodeeltjes van de 3D-frameworks superparamagnetisch zijn.