Ett genombrott när det gäller att skapa vattenstabila metall-organiska ramverk möjliggör effektivt avlägsnande av vatten från gaser.

Den konventionella uppfattningen att metall-organiska ramverk (MOFs) inte kan vara stabila i vatten har omkullkastats av utvecklingen av en MOF som selektivt och effektivt kan adsorbera vatten till torra gasströmmar.

"Uppnåendet av energieffektiv uttorkning av vår MOF är revolutionerande, "sade professor Mohamed Eddaoudi, Direktör för Advanced Membranes and Porous Materials (AMPM) vid KAUST Division of Physical Science and Engineering.

Gaser, såsom naturgas, måste dehydreras före transport och användning för att undvika problem inklusive korrosion av rörledningar och blockeringar på grund av metanisbildning. Konventionella torkmedel kräver en energikrävande regenereringscykel.

Den nya fluorerade MOF som utvecklats av KAUST -teamet uppnår torknings- och regenereringscykeln vid relativt låga temperaturer och kräver ungefär hälften av energitillförseln från konventionella procedurer. Denna dramatiska minskning av energianvändningen belyser den uppenbara potentialen för att uppskala innovationen för att ge enorma effektivitetsbesparingar inom gasproduktion och transportindustrin.

MOF är hybridorganiska-oorganiska material som innehåller metalljoner eller kluster som hålls på plats av organiska molekyler som kallas länkar. Genom att variera metallkomponenterna och organiska länkar kan forskare finjustera strukturen och de kemiska egenskaperna hos MOF. Ett huvudsyfte med denna finjustering är att skapa MOF med hålrum som selektivt kommer att binda till och behålla specifika molekyler, t.ex. vattnet som måste avlägsnas från en gasström.

"Initialt, vårt mål var att anpassa våra nyligen introducerade fluorhaltiga MOF, att inkludera en periodisk uppsättning öppna metallplatser och fluorcentra i det kontrakterade porsystemet, för att uppnå olika nyckelseparationer, "sa Eddaoudi. Denna undersökning ledde till upptäckten av en vattenstabil MOF-nu märkt KAUST-8-med unika vattenadsorptionsegenskaper och enastående återvinningsbar dehydratiseringsförmåga. Betydande, KAUST-8 tar bort koldioxid tillsammans med vatten, vilket är ett vanligt krav vid industriell gasbehandling.

"Jag tvivlar inte på att denna upptäckt kommer att inspirera forskare inom akademin och industrin att utforska MOF för att ta itu med andra utmaningar, "sa Eddaoudi. KAUST -teamet ser att ytterligare möjligheter kan inkludera avlägsnande av vatten från vätskor, såsom bläck och lösningsmedel som används i elektronikindustrin.