Analisi e sviluppo di membrane ibride MOF-polimero per il miglioramento di concentratori di ossigeno ad uso medicale

In the current project, Metal Organic Frameworks (MOFs) adsorbent materials have been studied for the enhancement of current MOC. These porous materials are capable of separating gaseous molecules, and a subclass of them is selective to O2. Thus, several promising structures have been synthesized (Cu(Qc)2, Ni(Qc)2, Cu(3F-Hina)2, Cu(3Cl-Hina)2, Co(6iso-HQc)2). These structures were then characterized using Powder X-Ray Diffraction (PXRD) and their adsorption properties were evaluated. The most promising materials were used to produce Mixed-Matrix Membranes (MMMs) for Membrane gas separation (MGS) through electrospinning of a PSF-MOF suspension. These membranes were then characterized using PXRD, SEM, TEM and analyses were conducted to evaluate their adsorption properties. The obtained results demonstrated the successful synthesis of all products except Co(6iso-HQc)2. Particularly, Cu(Qc)2 and Cu(3F-Hina)2 showed interesting O2 adsorption properties. PXRD, SEM, and TEM analyses confirmed the production of polymeric fibers containing MOF crystals inside. Adsorption tests conducted on MMMs yielded less promising results, highlighting some issues with the measurement method.

Nel presente progetto sono stati studiati dei materiali adsorbenti detti ‘Metal organic frameworks’ (MOF) per il miglioramento degli attuali MOC. Questi materiali porosi sono in grado di separare molecole gassose e una sottoclasse di essi è selettiva all’O2. Per questo sono state sintetizzate diverse strutture promettenti (Cu(Qc)2, Ni(Qc)2, Cu(3F-Hina)2, Cu(3Cl-Hina)2, Co(6iso-HQc)2). Esse sono state poi caratterizzate tramite analisi Powder X-Ray Diffraction (PXRD) per poi valutarne le proprietà di adsorbimento. I materiali più promettenti sono stati utilizzati per l’ottenimento di particolari membrane per la Membrane Gas Separation (MGS) dette Mixed-Maxtrix Membranes (MMMs) tramite electrospinning di una sospensione PSF-MOF. Esse sono state poi caratterizzate mediante PXRD, SEM e TEM. Come per le polveri, sono state condotte delle analisi sulle proprietà di adsorbimento. I risultati prodotti hanno dimostrato l’ottenimento di tutti i prodotti di sintesi a meno del Co(6iso-HQc)2. In particolare, il Cu(Qc)2 e il Cu(3F-Hina)2 hanno mostrato interessanti proprietà di adsorbimento di O2. Con le analisi PXRD, SEM e TEM si è confermato l’ottenimento di fibre polimeriche con all’interno cristalli di MOF. Le prove di adsorbimento condotte sulle MMMs hanno prodotto risultati poco promettenti evidenziando alcune problematiche del metodo di misura.