Ретикулярная химия и перспективы её применения в агрохимии (обзорная статья)
Автор: Давыдив М.Я.
Журнал: Научный журнал молодых ученых @young-scientists-journal
Рубрика: Сельскохозяйственные науки
Статья в выпуске: 4 (25), 2021 года.
Бесплатный доступ
В данной статье представлено описание потенциала использования нового направления химии - ретикулярной химии - в сельском хозяйстве в целом и в агрохимии в частности. Для выживания и повышения качества жизни человеческое общество стремилось к более продуктивному, точному и устойчивому сельскому хозяйству. Агрохимия, которая решает проблемы сельского хозяйства химическим путем, является основным механизмом, движущим эволюцию современного сельского хозяйства. На сегодняшний день в агрохимии используются химические технологии в виде пестицидов, удобрений, ветеринарных препаратов и различных функциональных материалов для удовлетворения основных требований общества, при этом социально-экологические последствия увеличиваются из-за неэффективного расходования. Таким образом, для поддержки устойчивой агрохимии требуются более полезные, точные и подходящие для проектирования химические материалы. Ретикулярная химия, которая сплетает молекулярные единицы в каркасы, применялась во многих областях на основе двух передовых материалов пористого каркаса, а именно металлоорганических каркасов (МОК) и ковалентно-органических каркасов (КОК). Обладая гибким составом, структурой и строением пор, МОК и КОК за последнее десятилетие продемонстрировали возрастающую функциональность, связанную с агрохимией, потенциально вводя ретикулярную химию в качестве высокодоступного химического инструментария в агрохимические технологии. В этой статье демонстрируется, как ретикулярная химия формирует будущее агрохимии в таких областях, как очищение сельскохозяйственных почв от присутствия тяжёлых металлов, умное домашнее земледелие, агробиотехнология, а также перспективы дальнейшего внедрения ретикулярной химии в сферу агрохимии и проблемы, которые необходимо устранить для этого.
Ретикулярная химия, агрохимия, сельское хозяйство, металлоорганические каркасы, ковалентно-органические каркасы
Короткий адрес: https://sciup.org/147236957
IDR: 147236957
Список литературы Ретикулярная химия и перспективы её применения в агрохимии (обзорная статья)
- McDonald T.M., Mason J.A, Kong X., Bloch E.D., Gygi D., Dani A., Crocella V., Giordanino F., Odoh S.O., Drisdell W.S., Vlaisavljevich B., Dzubak A.L., Poloni R., Schnell S.K., Planas N., Lee K., Pascal T., Wan L.F., Prendergast D., Neaton J.B., Smit B., Kortright J.B., Gagliardi L., Bordiga S., Reimer J.A., Long J.R. Cooperative insertion of CO2 in diamine-appended metal-organic frameworks // Nature. 2015. Vol. 519. P. 303-308.
- Menchaca A., Dos Santos-Neto P.C., Mulet A.P., Crispo M. CRISPR in Livestock: From Editing to Printing // Theriogenology. 2020. Vol. 150. P. 247-254.
- Son H.J., Jin S.Y., Patwardhan S., Wezenberg S.J., Jeong N.C., So M., Wilmer C.E., Sarjeant A.A., Schatz G.C., Snurr R.Q., Farha O.K., Wiederrecht G.P., Hupp J.T. Light-harvesting and ultrafast energy migration in porphyrin-based metal-organic frameworks // Journal of the American Chemical Society. 2013. Vol. 135. P. 862-869.
- Yaghi O.M., Kalmutzki M.J., Diercks C.S. Introduction to Reticular Chemistry: Metal-Organic Frameworks and Covalent Organic Frameworks, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Darmstadt, Germany, 2019, 1st edn.
- Bolan N., Kunhikrishnan A., Thangarajan R., Kumpiene J., Park J., Makino T., Kirkham M.B., Scheckel K. Remediation of heavy metal (loid)s contaminated soils - to mobilize or to immobilize? // Journal of Hazardous Materials. 2014. Vol. 266. P. 141-166.
- Jiang Y., Liu C., Huang A. EDTA-Functionalized Covalent Organic Framework for the Removal of Heavy-Metal Ions // ACS Applied Materials & Interfaces. 2019. Vol. 11. P. 32186-32191.
- Sun D.W., Huang L., Pu H., Ma J. Introducing reticular chemistry into agrochemistry // Chemical Society Reviews. 2021. Vol. 50(2). P. 1070-1110.
- Fandzloch M., Maldonado C.R., Navarro J.A.R., Barea E. Biomimetic 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid oxidase ethylene production by MIL-100(FE)-based materials // ACS Applied Materials & Interfaces. 2019. Vol. 11. P. 34053-34058.
- Wang S., Yao W., Lin J., Ding Z., Wang X. Cobalt imidazolate metal-organic frameworks photosplit CO2 under mild reaction conditions // Angewandte Chemie International Edition. 2014. Vol. 53. P. 1034-1038.
- Furukawa H., Cordova K.E., O'Keeffe M., Yaghi O.M. The chemistry and applications of metal-organic frameworks // Science. 2013. Vol. 341.
- Dong J., Gruda N., Lam S.K., Li X., Duan Z. Effects of elevated CO2 on nutritional quality of vegetables: a review // Frontiers in Plant Science. 2018. Vol. 9. P. 924.
- Голов А.А. Взаимосвязь сорбционных и геометрикотопологических кристаллоструктурных свойств цеолитов и каркасных координационных полимеров: дисс. канд. хим. наук. Самара, 2019. 125 с.
- Howarth A.J., Liu Y., Li P., Li Z., Wang T.C., Hupp J.T., Farha O.K. Chemical, thermal and mechanical stabilities of metal-organic frameworks // Nature Reviews Chemistry. 2016. Vol. 1. P. 15018.
- Svensson Grape E., Flores J.G., Hidalgo T., Marti'nez Ahumada E., Gutierrez-Alejandre A., Hautier A., Williams D.R., O'Keeffe M., Ohrstrom L., Willhammar T., Horcajada P., Ibarra I.A., Inge A.K. A Robust and Biocompatible Bismuth Ellagate MOF Synthesized Under Green Ambient Conditions // Journal of the American Chemical Society. 2020. Vol. 142. P. 16795-16804.
- Yaghi, O.M., O'Keeffe M., Ockwig N.W., Chae H.K., Eddaoudi M., Kim J. Reticular synthesis and the design of new materials // Nature. 2003. Vol. 423. P. 705.
- Ji Z., Zhang H., Liu H., Yaghi O.M., Yang P. Cytoprotective metal-organic frameworks for anaerobic bacteria // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2018. Vol. 115. P. 10582-10587.
- Liu Y., Ma Y., Zhao Y., Sun X., Gandara F., Furukawa H., Liu Z., Zhu H., Zhu C., Suenaga K., Oleynikov P., Alshammari A.S., Zhang X., O. Terasaki, O.M. Yaghi. Weaving of organic threads into a crystalline covalent organic framework // Science. 2016. Vol. 351. P. 365-369.
- Baburin I.A., Blatov V.A., Carlucci L., Ciani G., Proserpio D.M. Interpenetrating metal-organic and inorganic 3D networks: a computer-aided systematic investigation. Part II [1]. Analysis of the Inorganic Crystal Structure Database (ICSD) // Solid State Chemistry. 2005. Vol. 178. P. 2452-2474.
- Dou Z., Yu J., Cui Y., Yang Y., Wang Z., Yang D., Qian G. Luminescent metal-organic. framework films as highly sensitive and fast-response oxygen sensors // Journal of the American Chemical Society. 2014. Vol. 136. P. 5527-5530.
