MOFs

金屬有機(jī)框架結(jié)構(gòu)

Metal-Organic Frameworks

斬獲2025年諾貝爾化學(xué)獎

應(yīng)用實例

采用飛馳Fritsch的Pulverisette 6行星式球磨機(jī)，能夠通過球磨的方法制備出具備優(yōu)異CO2吸附性能的MOF，具備高比表面積，體現(xiàn)出優(yōu)良的CO2吸附能力。

結(jié)果分析

1、材料形貌

通過不同的合成方法，制備出了不同形態(tài)的MOF：

(a) 球磨條件下制備材料的SEM圖像；

(d) 溶劑熱合成法制備材料的SEM圖像

(b)、(c) 球磨條件下材料的TEM圖像；

(e)、(f) 溶劑熱合成法下材料的TEM圖像

從SEM圖像中可以觀測到，球磨條件下材料呈直桿狀，在電壓下發(fā)生一定程度的彎曲；溶劑熱合成法下的材料呈結(jié)晶體形狀。

另外，從(b)、(c)，(e)、(f)分別可以看到兩種方法得到的材料均具備與典型MOF結(jié)構(gòu)符合的多孔結(jié)構(gòu)。

2、結(jié)晶度

通過XRD圖像對2種方法得到成品進(jìn)行檢測：

B：機(jī)械化學(xué)（球磨）法；L：溶劑熱合成法

其中，通過球磨方法得到的材料，衍射峰的強(qiáng)度更高，與溶劑熱合成法相比，具有更高結(jié)晶度。

高能球磨所提供的更加均勻的實際分散效果，有助于得到更加均勻的MOF結(jié)構(gòu)，因此也具有更高的結(jié)晶度。

3、對CO2的吸附能力

如表所示，通過機(jī)械化學(xué)（球磨）得到的MOF對CO2的吸附量，在25℃，1bar的條件下達(dá)到5.5mmol/g；在0℃，1bar的條件下達(dá)到9.5mmol/g。相比而言，使用溶劑熱合成法得到的MOF，吸附量較低。

4、小結(jié)

本次研究中，通過球磨的方法合成了滿足實際應(yīng)用需求的MOF，與熱熔劑法所得材料相比，其擁有更高強(qiáng)度的MOF衍射峰、更高的CO2吸附量。

在制備方案上，用時更少（通常只需要幾分鐘到幾小時），同時無需更多條件輔助完成（如對反應(yīng)混合物進(jìn)行外部加熱或增加壓力），因此可以降低能耗與成本，是更為簡便、高效的制備方法，并且符合安全、促進(jìn)可持續(xù)的化學(xué)工藝要求。

Fritsch 優(yōu)勢