Mikroskopischer Mechanismus der Gasaufnahme in poröser Flüssigkeit des Typs II aus metall-organischen Polyedern

Poröse Flüssigkeiten (PLs) kombinieren permanente Mikroporosität mit Fluidität und zeigen großes Potenzial für gasadsorption und -trennung. Ihr rationales Design wird jedoch durch ein vages mikroskopisches Verständnis des Gastransports behindert. Hier werden PLs des Typs II entworfen, indem metall-organische Polyeder (MOPs), die mit Poly(dimethylsiloxan) (PDMS) modifiziert sind, in einem PDMS-Schmelze gelöst werden. Röntgenstreuung bestätigt die gleichmäßige Dispersion der MOPs, während Messungen der Gasadsorption die Erhaltung der MOP-Hohlräume innerhalb der PLs verifizieren. Die Gasaufnahme erfolgt über einen diffusionsgesteuerten Prozess mit verzögerter Gleichgewichtseinstellung, und die Breitbanddieelektrikspektroskopie verknüpft quantitativ die segmentale Dynamik von PDMS mit dem Gastransport, wobei die entscheidende Rolle der modifizierten Ketten aufgezeigt wird. Durch weiteres Anpassen der Grafting-Dichte von PDMS auf MOPs und des Molekulargewichts der PDMS-Schmelzen wird der Einfluss der MOP-Dispersion und der Matrixgröße auf die Gasaufnahme der PLs bestätigt. Gleichzeitig wird die Adsorptionsfähigkeit der PLs gegenüber verschiedenen Gasmolekülen für aufkommende Anwendungen in der adsorptionbasierten Gastrennung untersucht.