Şimal-Qərb Universiteti tərəfindən

Gaby Clark tərəfindən redaktə edilmişdir , Andrew Zinin tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriMetal-sulfid aktiv sahələrini MOF-lara yerləşdirmək üçün mərhələli post-sintetik marşrutlar. Kredit: Təbiət Kimyası (2025). DOI: 10.1038/s41557-025-01876-y

Kükürdün kritik redoks reaksiyaları üçün katalizator kimi əhəmiyyətini və səmərəliliyini göstərən təbii sübutlara baxmayaraq, hidrogenləşmə (molekula hidrogenin əlavə edilməsi) və dehidrogenləşmə (əksinə), kimyaçılar fermentin mürəkkəbliyini və kövrəkliyini miqyasda idarə etmək üçün mübarizə apardılar.

İndi Şimal-Qərb Universitetinin tədqiqatçıları metal-kükürd aktiv sahələrini metal-üzvi çərçivələrə və ya MOF-lara inteqrasiya etmək üçün yeni bir yanaşma inkişaf etdirdilər. Tərkibində kükürd olan MOF-lar hidrogenləşdirmə katalizində kükürd olmayan həmkarlarını əhəmiyyətli dərəcədə üstələyib, yaratdıqları aktiv sahələrin öyrənilməsi üçün daha əlçatan üsullara yol açıb.

“Katalizin sürətləndirilməsi səmərəliliyin artırılması, enerji istehlakının azaldılması və ətraf mühitə təsirin minimuma endirilməsi üçün vacibdir , çünki daha sürətli reaksiyalar daha qısa müddətdə yüksək məhsuldarlığa gətirib çıxarır”, – Şimal-Qərb MOF eksperti və həmmüəllif Omar K. Farha bildirib. “MOF-lər katalizatorların öyrənilməsi və optimallaşdırılması üçün əla platformadır.”

Bu gün Nature Chemistry jurnalında dərc olunan tədqiqat qaz saxlama, karbon tutma , dərmanların çatdırılması və suyun təmizlənməsi sahəsində mövcud MOF tətbiqlərini dəstəkləyir və kataliz prosesini sürətləndirmək üçün MOF-ların unikal struktur xüsusiyyətlərindən və yüksək səth sahəsindən istifadə edir.

Şimal-Qərbdə tədqiqat təcrübəsinə rəhbərlik edən birinci müəllif Haomiao Xie, “MOFs kimi məsaməli çərçivələrdə yaxşı müəyyən edilmiş metal-kükürd sahələrinə dair nümunələr demək olar ki, yox idi” dedi. “Bu tədqiqat kükürd əsaslı aktiv sahələrin quruluşunu pozmadan MOF-lara quraşdırmaq üçün yeni bir üsul təqdim edərək, sabit materiallarda fermentə bənzər modellər yaratmaq üçün bir yol açaraq bu boşluğu aradan qaldırır.”

MOFs məsaməli, kristal nano ölçülü materiallardır ki, onlar böyük bir səth sahəsi yaratmaq üçün strukturlaşdırılıb və qazları, buxarları və digər agentləri tutmaq üçün məsamələrlə nəzərdə tutulub – süngərin suyu tutma üsuluna bənzər.

“Biz bunu metal-kükürd sahələrinin xüsusiyyətlərini sabit, bərk materiallarda təkrarlamaq və bu sahədə uzun müddətdir davam edən problemi həll etmək üçün ümumiləşdirilə bilən bir yanaşma kimi görürük” dedi Farha. “Tədqiqat elmi ictimaiyyətə bir sıra tətbiqlər üçün geniş çərçivələrdə metal-kükürd katalizatorlarının layihələndirilməsi və öyrənilməsi üçün güclü yeni strategiya təqdim edir.”

Weinberg İncəsənət və Elmlər Kollecində kimya professoru olan Farha Şimal-Qərb Paula M. Trienens Davamlılıq və Enerji İnstitutunun üzvüdür.

Onların çoxmərhələli məhlulunun (metal-xlorid bağlarını kimyəvi cəhətdən metal-hidroksidə, sonra isə metal-sulfidə çevirən) effektivliyini qiymətləndirmək üçün komanda strukturun tək kristal rentgen şüalarının difraksiyası və elektron diffraksiya analizi də daxil olmaqla, kimyəvi çevrilmə boyu toxunulmaz qaldığını təsdiqləmək üçün qabaqcıl struktur və spektroskopik vasitələrdən istifadə etdi. Komanda kükürdün hidrogeni daha səmərəli aktivləşdirməyə imkan verdiyini göstərmək üçün eksperimental və hesablama anlayışlarını birləşdirdi ki, bu da MOF-un təkmilləşdirilmiş katalitik performansının açarıdır.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .

Çikaqo Universitetində kimya və molekulyar mühəndislik üzrə həmmüəllif və professor Laura Qagliardi, “Tədqiqat kükürd liqandlarının metal sahələrin reaktivliyini necə əsaslı şəkildə dəyişdirdiyini nümayiş etdirir ki, bu da katalizdə geniş şəkildə faydalı ola bilər”. “Sıxlıq funksional nəzəriyyəsi hesablamaları kükürd liqandlarının reaktivliyi necə artırdığını və hidrogenin aktivləşməsi üçün enerji maneələrini necə aşağı saldığını ortaya qoyur.”

Kimyaçılar yanaşmanı yalnız iki MOF ailəsi üzərində sınaqdan keçirdikləri üçün, fərqli struktur xüsusiyyətləri olan əlavə ailələrdə oxşar saytlar qurmağa cəhd edərək tədqiqatları inkişaf etdirməyi planlaşdırırlar. Oradan daha mürəkkəb model reaksiyaları ilə təcrübə keçirə və daha çətin substratlara təsirini ölçmək üçün hidrogenləşmə reaktivliyinin əhatə dairəsini genişləndirə bilərlər.

Daha çox məlumat: Haomiao Xie et al, Hidrogenləşmə katalizi üçün post-sintetik modifikasiya yolu ilə metal-üzvi çərçivələrdə metal-kükürd aktiv sahələrinin tətbiqi, Təbiət Kimyası (2025). DOI: 10.1038/s41557-025-01876-y

Jurnal məlumatı: Nature Chemistry 

Şimal-Qərb Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir