Forskare har utvecklat en teknologi för att analysera adsorptionsbeteendet hos molekyler i varje enskild por i ett metallorganiskt ramverk (MOF). Detta system har stora specifika ytor, möjliggör realtidsobservation av adsorptionsprocessen för en MOF, ett nytt material effektivt för att sortera koldioxid, väte, och metan.

Noggranna mätningar och bedömningar av gasadsorptionsisotermer är viktiga för att karakterisera porösa material och utveckla deras applikationer. Den befintliga tekniken kan bara mäta mängden gasmolekyler som adsorberas till materialet, utan att direkt observera adsorptionsbeteendet.

Forskargruppen ledd av professor Jeung Ku Kang från Graduate School of Energy, Miljö, Vatten och hållbarhet (EEWS) föreskrev ett gasadsorptionskristallografisystem i realtid genom att integrera en befintlig mätanordning för röntgendiffraktion (XRD) som kan ge strukturell information och en mätanordning för gasadsorption.

Specifikt, systemet tillät observation av en mesoporös MOF som har flera porer snarare än en enda porstruktur. Forskargruppen kategoriserade MOF-molekylernas adsorptionsbeteende efter portyp, följt av observationer och mätningar, vilket resulterar i identifieringen av en stegvis adsorptionsprocess som tidigare inte var möjlig att analysera.

Ytterligare, teamet analyserade systematiskt och kvantitativt hur porstrukturen och typen av adsorptionsmolekyl påverkar adsorptionsbeteendet för att föreslå vilken typ av MOF-struktur som är lämplig som lagringsmaterial för varje typ av adsorptionsbeteende.

Professor Kang sa, "Vi analyserade kvantitativt varje pormolekyl i realtid för att identifiera effekterna av kemiska och strukturella egenskaper hos porer på adsorptionsbeteende." Han fortsatte, "Genom att förstå adsorptionsbeteendet hos molekyler i realtid på nivån av porerna som bildar materialet, snarare än hela materialet, vi kommer att kunna tillämpa denna teknik för att utveckla ett nytt högkapacitetslagringsmaterial."