Illustration schématique de molécules adsorbées sur des cadres organométalliques avec différents pores de diverses structures, où la cristallographie aux rayons X in-situ a été développée pour classer chaque structure de pore et analyser la position de la molécule pour déterminer la quantité de molécules adsorbées à chaque pore. Crédit :KAIST
Les chercheurs ont développé une technologie pour analyser le comportement d'adsorption des molécules dans chaque pore individuel d'une structure organométallique (MOF). Ce système a de grandes surfaces spécifiques, permettant l'observation en temps réel du processus d'adsorption d'un MOF, un nouveau matériau efficace pour trier le dioxyde de carbone, hydrogène, et le méthane.
Des mesures et des évaluations précises des isothermes d'adsorption de gaz sont importantes pour caractériser les matériaux poreux et développer leurs applications. La technologie existante est seulement capable de mesurer la quantité de molécules de gaz adsorbées sur le matériau, sans observer directement le comportement d'adsorption.
L'équipe de recherche dirigée par le professeur Jeung Ku Kang de la Graduate School of Energy, Environnement, Water and Sustainability (EEWS) a prescrit un système de cristallographie d'adsorption de gaz en temps réel en intégrant un dispositif de mesure de diffraction des rayons X (XRD) existant qui peut fournir des informations structurelles et un dispositif de mesure d'adsorption de gaz.
Spécifiquement, le système a permis l'observation d'un MOF mésoporeux qui a plusieurs pores plutôt qu'une structure de pores unique. L'équipe de recherche a classé les comportements d'adsorption des molécules MOF par type de pore, suivi d'observations et de mesures, résultant en l'identification d'un processus d'adsorption par étapes qu'il n'était pas possible d'analyser auparavant.
Plus loin, l'équipe a analysé systématiquement et quantitativement comment la structure des pores et le type de molécule d'adsorption affectent le comportement d'adsorption pour suggérer quel type de structure MOF est approprié comme matériau de stockage pour chaque type de comportement d'adsorption.
Le professeur Kang a dit, "Nous avons analysé quantitativement chaque molécule de pore en temps réel pour identifier les effets des propriétés chimiques et structurelles des pores sur le comportement d'adsorption." Il a continué, "En comprenant le comportement d'adsorption en temps réel des molécules au niveau des pores qui forment le matériau, plutôt que l'ensemble du matériel, nous pourrons appliquer cette technologie pour développer un nouveau matériau de stockage de grande capacité."
