Filtri efficienti per il trattamento delle acque reflue industriali sono importanti per ridurre al minimo i potenziali danni ambientali.I coloranti organici in particolare, in quanto importante gruppo di inquinanti industriali, sono generalmente facilmente solubili in acqua, non sono degradabili e molti sono tossici per gli agenti cancerogeni.Un team guidato da Changxia Li e Freddy Kleitz della Facoltà di Chimica dell'Università di Vienna ha ora presentato un nuovo materiale composito costituito da una struttura organica (COF in breve) altamente porosa, covalente e grafene, che filtra in modo molto efficiente gli inquinanti organici dall'acqua.Il loro studio è apparso in "Angewandte Chemie"."Oggi ci sono vari modi, compresi i filtri a carbone attivo, per purificare l'acqua, ma c'è ancora spazio per miglioramenti quando si tratta dell'efficienza o della capacità di adsorbimento delle applicazioni", afferma il primo autore e ricercatore post-dottorato Changxia Li. Il gruppo attorno a Freddy Kleitz dell'istituto di chimica inorganica – Materiali funzionali sviluppa nuovi materiali nanoporosi.A parità di volume, i materiali porosi hanno una superficie totale molto maggiore di un materiale non poroso e possono quindi attaccare un numero particolarmente elevato di molecole alle superfici durante l'adsorbimento.COF altamente poroso come nuova classe di materiali Le strutture organiche covalenti (COF) sono una nuova classe di materiali.Sono particolarmente porosi, con bassa densità e allo stesso tempo peso ridotto.Covalente significa che i legami chimici sono formati da coppie di elettroni tra gli atomi.I coloranti che i ricercatori hanno esaminato nella loro soluzione modello acquosa avevano una dimensione compresa tra 0,8 e 1,6 nanometri."Abbiamo sviluppato un metodo per formare COF in modo relativamente rispettoso dell'ambiente utilizzando l'acqua e siamo stati in grado di usarlo per progettare piccole 'spugne' con dimensioni e forme dei pori speciali nella gamma dei nanometri, nonché una carica superficiale negativa coordinata che attrae in modo molto selettivo le molecole bersaglio caricate positivamente, cioè i nostri coloranti, potrebbero essere estratti dall'acqua", secondo i ricercatori."Proprio come la spugna assorbe l'acqua, tranne che nel nostro caso sono gli inquinanti."Spina dorsale di grafene Quando si utilizza la polvere COF, i pori interni del materiale sono spesso inaccessibili agli inquinanti perché i pori sul bordo esterno sono ostruiti, soprattutto per le grandi molecole inquinanti.L'innovativo materiale composito sviluppato offre una struttura costantemente permeabile: per fare ciò, i ricercatori hanno sviluppato COF su sottili nanostrati di grafene.La combinazione di grafene - già di per sé uno strato 2D di atomi di carbonio - e lo strato di COF spesso fino a due nanometri ha prodotto una struttura 3D compatta e aperta.Lo strato ultrasottile di COF potrebbe esporre più siti di adsorbimento rispetto alla polvere di COF sciolta.Inoltre, i pori più grandi a nido d'ape della rete di grafene supportano il trasporto dell'acqua attraverso il materiale filtrante."I grandi pori della rete di grafene in combinazione con lo strato ultrasottile di COF e il suo gran numero di siti di adsorbimento consentono quindi un trattamento delle acque reflue particolarmente rapido ed efficiente", affermano i ricercatori.A causa della quantità relativamente piccola di materiale utilizzato per il grafene e della possibilità di riutilizzare il materiale composito come filtro, dopo che le sostanze inquinanti sono state lavate via, lo sviluppo è anche relativamente poco costoso, secondo i ricercatori.Pubblicazione originale: Ultrathin Covalent Organic Framework Anchored on Graphene For Enhanced Organic Pollutant Removal DOI: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202206564