Wetenschappers van de St. Petersburg University, Sirius University of Science and Technology en St Petersburg Academic University hebben de kleinste metaal-organische raamwerken van nanoformaat gesynthetiseerd om zware metaalionen in water te detecteren. De resultaten en uitkomsten van de experimenten en beschrijving van de eigenschappen van de kristallen zijn gepubliceerd in Nanomaterials .

Metaal-organische polymeren, of metaal-organische raamwerken (MOF's), zijn kristallen die zijn samengesteld uit metaalionen die onderling zijn verbonden door organische moleculen, d.w.z. organische linkers. Verschillende concentraties van de metaalionen en organische linkers kunnen worden gebruikt om materialen met verschillende structuren en eigenschappen te synthetiseren. MOF's worden veel gebruikt om elektrochemische sensoren te ontwerpen als reactiekatalysatoren in de chemische industrie of als brandstofadditieven.

Sommige MOF's zijn lichtgevende MOF's. Ze zenden licht uit dat wordt veroorzaakt door UV-stralen, elektromagnetische velden of andere storingen. Luminescerende MOF's worden actief gebruikt als LED-componenten en als lichtgevende thermometers. Bovendien worden ze gebruikt bij de diagnose van kanker. Luminescerende MOF's worden ook gebruikt als luminescente sensoren voor verontreinigende stoffen.

De scheikundigen van de Universiteit van Sint-Petersburg hebben de kleinste kristallen van nanoformaat gesynthetiseerd met behulp van de door ultrageluid ondersteunde natchemische methode. Ze werden gesynthetiseerd door een langzame menging van natriumtereftalaat en europiumchloride waterige oplossingen met behulp van de ultrageluid-ondersteunde nat-chemische methode, geprecipiteerd in de vorm van een polykristallijne vaste stof. Ultrasone trillingen zorgden voor een betere vermenging van de oplossing, vertraagde de groei van deeltjes, verhinderde de aggregatie van de microdeeltjes en resulteerde in de vorming van individuele microdeeltjes.

De wetenschappers synthetiseerden deeltjes van verschillende groottes. De gemiddelde deeltjesgrootte kan gelijk zijn aan 8 nm tot honderden micrometers. Vandaag is het gerapporteerde europium(III)tereftalaattetrahydraat (Eu₂ bdc₃ ·4H₂ O) metaal-organische raamwerken nanodeeltjes zijn de kleinste MOF-kristallen op nanoschaal op basis van zeldzame aarde.

"We hadden niet verwacht dat een tweevoudige verlaging van de concentratie van reagentia zou kunnen leiden tot een reductie van de grootte voor meerdere orders. Vermoedelijk is dit effect te wijten aan het europium-tereftalaat 1:1-complex. Dit kan het groeiproces van de deeltjes versnellen. Eerder , konden wetenschappers nanodeeltjes van tereftalaat synthetiseren die gelijk waren aan 40 nm of zelfs meer. We zijn erin geslaagd deeltjes te synthetiseren met het vijfvoudig kleinere formaat ", zei het hoofd van het onderzoek, universitair hoofddocent bij de afdeling Laserchemie in Sint-Petersburg Universiteit en doctor in de scheikunde Andrey Mereshchenko.

De ontwikkelde methode om nanodeeltjes te synthetiseren kan een positieve bijdrage leveren aan nanotechnologie en coördinatiechemie. Door deze methode te gebruiken, kunnen we nanodeeltjes van andere MOF's synthetiseren. De experimenten rapporteerden ook de selectieve uitdoving van luminescentie door zware metaalionen. Hierdoor kunnen de gesynthetiseerde nanodeeltjes worden gebruikt als sensoren om zware metaalionen in water te detecteren.

"Deze ontdekking heeft de potentie om efficiënte sensoren te ontwikkelen voor het bewaken van zware metaalionen in drinkwater. Onze luminescente MOF's vertonen aanzienlijk lagere detectielimieten voor zware metaalionen. Dit zal zorgen voor nauwkeurigere metingen van verontreinigende stoffen in water, zelfs in kleine concentraties." zei Viktor Nosov, een co-auteur van het artikel en een student scheikunde aan de universiteit van Sint-Petersburg.

De gerapporteerde nanodeeltjes kunnen ook worden gebruikt als lichtgevende sensoren om Cu ²⁺ te detecteren , Cr ³⁺ , en Fe ³⁺ ionen in water. De aanwezigheid van deze metalen in water vormt een bedreiging voor mens en dier. Ophoping van zware metalen in het lichaam kan het menselijke metabolisme beïnvloeden en leiden tot ziekten van het zenuwstelsel, vaatziekten en spijsverteringsstoornissen. De chemici zijn van plan het onderzoek voort te zetten en een exprestest te ontwikkelen om zware metaalionen in drinkwater en afval op te sporen. + Verder verkennen

Metalen meesterschap van metalen organische raamwerken