«На протяжении почти 15 лет известно, что пористые металл-органические каркасные структуры (МОF) могут, в принципе, применяться для очистки и выделения изотопов водорода, — сказал профессор Кнут Асмис из Университета Лейпцига. — Однако, это считалось возможным только при очень низких температурах, около -200 градусов Цельсия. Такие условия крайне дорого обходятся в промышленном масштабе».

Когда ионы пористых металлов взаимодействуют с водородом при экстремальных условиях, происходит изоляции изотопа путем выборочной абсорбции. В ходе этого процесса атомы, ионы или молекулы газа или жидкости пристают к твердой, зачастую пористой поверхности. В ходе исследования немецкие ученые обнаружили, что если молекулы воды использовать как лиганды, с ионами меди, металл начинает лучше присоединять и удерживать молекулы водорода.

Вдобавок, получившийся медно-водный комплекс лучше распознает энергетическую разницу в связях между обычным и тяжелым водородом, по сравнению с чистой медью. Сочетая экспериментальные и вычислительные, исследователи продемонстрировали высокую избирательность нового метода в абсорбции изотопов, пишет IE.

Более того, в отличие от ионов меди, медно-водный комплекс не требует большого количества энергии для изоляции изотопов водорода. Это означает, что промышленный процесс на основе пористых MOF обещает сделать изоляцию изотопов водорода менее ресурсоемкой и более экономически выгодной реакцией, не требующей экстремально низких температур.

«Впервые мы смогли показать воздействие отдельных атомов комплекса на абсорбцию, — сказал Томас Хайне, один из авторов исследования. — Теперь мы можем оптимизировать их нужным образом, чтобы получать материалы с высокой избирательностью при комнатной температуре».

В начале года ученые разработали бифункциональный катализатор электролиза воды для высокоэффективного и стабильного производства экологически чистого водорода. Устройство показало долговечность даже в очень агрессивных кислых средах — оно стабильно работало даже спустя 100 часов.