الأطر المعدنية العضوية: اكتشاف جديد لتنقية المواد البتروكيماوية

حقق فريق بحثي بجامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية إنجازا جديدا في أبحاث “الأطر المعدنية العضوية“ تحت إشراف الباحث المغربي محمد الداودي، فقد طوّر الفريق موادا مسامية تزيل البروبان (غاز ضار) من البروبيلين، وذلك لتحسين القدرة الإنتاجية للبوليبروبيلين.
يقول محمد الداودي أن الكشف عن هذا النوع من الأطر المعدنية العضوية وخصائصه المميزة، سيكون له أثر بالغ وقوة دفع كبيرة في مجال كيمياء الأطر المعدنية العضوية وتصميم المواد. لكي يُستعمل البروبيلين لإنتاج البوليبروبيلين لا بد من وصول درجة نقاءه إلى 99،5 على الأقل (معايير دولية). يُستخدم البوليبروبيلين في ميادين صناعية عديدة تقدر بمليارات الدولارات، مثل حاويات المواد الغذائية والأثاث البلاستيكي، كما أن البروبيلين يعد المادة الخام الرئيسة في الصناعات البيتروكيماوية.

العالم محمد الداودي يظهر نموذجا لمواد “الأطر المعدنية العضوية” . @KAUST2015

المنهج الذي اعتمده الداودي يرتكز على عملية الامتزار التفضيلي حيث يُلتقط المركب الأول ويُرفض ويُردئ المركب الثاني. المادة المثالية لهذه العملية هي الأطر المعدنية العضوية (موفس MOFs) التي تمتاز بمسامات تُصمم بدقة أثناء عملية التركيب، وتمتاز هذه المواد ببنية ثلاثية الأبعاد حيث ترتبط اللبنات المعدنية بالجزيئات العضوية. الموفس كبيرة بما يكفي لالتقاط مجموعة متنوعة من الغازات، وهذا يتوقف على حجم النظام المسامي.

نموذج لمواد “الأطر المعدنية العضوية” KAUST-7 (حقوق الصورة دورية “علوم ــ ساينس” DOI: 10.1126/science.aaf6323)

قام الباحثون باستبدال اللبنات المعدنية المتكونة من السيليكون، لمادة “موف” أثبتت فاعليتها سابقا لالتقاط ثاني أوكسيد الكربون، بلبنات معدنية مبنية على عنصر النيوبيوم التي تُعد أكبر بقليل من مثيلاتها المتكونة من السيليكون، الشيء الذي أدى إلى تقليل حجم فتحة المسام في مركب “الموف” الجديد. هذا المركب الذي سُمي “كاوست ــ7ــKAUST” حقق عملية فصل فعالة جدا بين البروبان والبروبيلين في درجات حرارية وضغط عاديين. يقول الداودي: “الشيء المبهر في هذا الاكتشاف هو أن المركب كاوست ــ7 يحتفظ بقدرته العالية، ويعمل بقوة حتى بعد 11 دورة مكررة”، ويضيف: “كاوست ــ7 فريد من نوعه ليس فقط لقدرته المتميزة المتفوقة على المواد المرجعية، بل لأنه يحتفظ بتلك الخصائص حتى بوجود الماء، مما يشير إلى الثبات والاستقرار الكيميائي الكبير لهذه المادة”. الورقة البحثية نُشرت بداية هذا الشهر في المجلة المرموقة “ساينس“.

مقال عن الباحث المغربي محمد الداودي : هنا

المصادر :

دورية ساينس

جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقية