UNIST ve Hanyang Üniversitesi araştırmacıları, ksilen izomerlerinin oda sıcaklığında yüksek saflıkta ayrılabilen yeni bir gözenekli materyal geliştirdiler. Bu atılım, petrokimya rafinasyonunda enerji tüketimini ve süreç karmaşıklığını önemli ölçüde azaltmayı vaat ediyor.
Bulguları çevrimiçi versiyonda yayınlandı. Angewandte Chemie International Edition.
Plastik şişelerde, sentetik liflerde ve kokularda kullanılan anahtar bir hammadde olan ksilen, farklı uygulamalarla üç izomer (orto, meta- ve para-ksilen) olarak mevcuttur. Bu izomerler, etilbenzen ile birlikte, tipik olarak petrokimyasal süreçlerde bir karışım olarak üretilir ve yüksek sıcaklık ve basınç altında enerji yoğun ayırma adımları gerektirir.
Araştırma ekibi, bu izomerleri ortam koşulları altında seçici olarak yakalayan ve ayıran gözenekli bir metal -organik çerçeve (MOF) geliştirdi.
Birden fazla tarafta açık kanallara sahip geleneksel MOF’ların aksine, bu yenilikçi tasarım yan gözenekleri ve açık dikey kanalları engelledi. Bu yapı, DABCO adı verilen büyük bir organik molekülün nikel bazlı bir çerçeveye dahil edilmesiyle gerçekleştirildi.
Bu konfigürasyon moleküler bir elek olarak işlev görür: Orto-ksilenin bükülmüş şekli giriş noktasında etkili bir şekilde filtrelenirken, uzun para-ksilen ve etilbenzen molekülleri iç gözenekler içinde geçebilir ve adsorbe edilebilir.
Bu özel olarak tasarlanmış MOF, orto-ksilen için mevcut malzemelere kıyasla 268 kat daha yüksek seçicilik gösterdi ve performans çoklu yeniden kullanım döngüleri üzerinde korundu. Oda sıcaklığında bu tür yüksek seçicilik, geleneksel yüksek sıcaklık ayırma yöntemlerinde önemli bir ilerlemeyi temsil eder.
Profesör Lah, “Yeni malzememiz, yüksek sıcaklık, yüksek basınç süreçlerinin sınırlamalarının üstesinden gelerek, spesifik ksilen izomerlerini ortam koşullarında kendiliğinden ayırabilir. Bu yenilik, sürdürülebilir endüstriyel uygulamalara katkıda bulunarak daha fazla enerji tasarruflu ve çevre dostu petrokimyasal ayırma tekniklerine yol açabilir.”
Araştırma, Seonghwan Lee, Amitosh Sharma ve ilk yazar olarak görev yapan Jae Hyeok Lee tarafından gerçekleştirildi.
