Металлоорганические каркасы (МОК) на основе лантанидов имеют большие перспективы для применения в газосорбции, катализе, создании люминофорных материалов. Однако представлены они преимущественно урановыми и ториевыми материалами. Число же известных МОК на основе трасплутониевых элементов исчезающе мало, хотя для них уже найдено применение в качестве автолюминесцентных материалов для фотовольтаических источников тока.
Причина в том, что наиболее распространенный в настоящее время метод синтеза таких каркасов – сольвотермальный - дорог, трудно масштабируем, а также предполагает использование аппаратов с повышенным давлением (например, автоклавов). Автоклавы высокого давления могут спонтанно разгерметизироваться, что недопустимо при работе с радиоактивными элементами. Поэтому крайне актуален поиск альтернативных стратегий синтеза, более энергоэффективных и безопасных как для персонала, так и окружающей среды.
Аспирант ИФХЭ РАН Егор Парашутин (научный руководитель д.х.н. Герман Константин Эдуардович) под руководством ведущего научного сотрудника лаборатории химии технеция ИФХЭ РАН доктора химических наук Михаила Волкова впервые успешно использовал фотохимический метод для синтеза металлорганических каркасов. Растворы нитратов лантанидов с линкером (1,3,5-трикарбоксифенилбензолом) в диметилформамиде облучались ультрафиолетом. Таким образом удалось успешно синтезировать металлорганические каркасы лантанидов и трехвалентного америция. Для америция металлоорганический каркас был получен впервые. Дополнительно был проведен контрольный сольвотермальный синтез этого соединения.
Структура полученных соединений подтверждена порошковой рентгеновской дифракцией, в случае лантанидов – дополнительно термогравиметрическим анализом, ИК-Фурье спектроскопией, сканирующей электронной микроскопией и элементным анализом (энергодисперсионная рентгеновской спектроскопией).
В ходе экспериментов выяснилось, что данным методом можно осуществлять прецизионный синтез металлоорганических каркасов: варьирование начальных условий позволяет получать каркасы различной структуры (в частности, типа Ln-LOF-1, MIL-103 и 2D-Ln-BTB), а изменение параметров облучения - варьировать кристалличность материалов. Также установлено, что фотохимический метод требует меньше времени и энергии. Номинальная мощность установок для УФ-облучения ниже, чем мощность нагревательных установок, а все полученные в работе материалы были синтезированы с выходом более 90% за всего лишь 2,5 часа вместо 1-2 суток, требуемых для проведения синтеза «классическим» способом. 90-процентный выход целевого продукта – очень высокий показатель для синтеза металлоорганических каркасов, потому что обычно выход сольвотермального синтеза находится на уровне 40%.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (грант №25-73-10086).
По материалам: доклад аспиранта ИФХЭ РАН Егора Парашутина на конференции молодых ученых «Физикохимия-2026». Доклад был удостоен премии им.члена-корреспондента РАН Алексея Константиновича Пикаева.
