顕微鏡構造,メソスケールアセンブリ,マクロスケールアーキテクチャを3Dプリントされた階層的な多孔性共電性有機フレームワークスームで接続する
Abdul Khayum Mohammed1, Saurabh Usgaonkar2, Fayis Kanheerampockil2
1Department of Chemical Sciences, Indian Institute of Science Education and Research (IISER) Kolkata, Mohanpur 741246, India.
Journal of the American Chemical Society
|April 14, 2020
まとめ
この研究では,調整可能なマクロアーキテクチャを持つ階層的に多孔な共性有機フレームワーク (COF) 泡を作るための新しい方法が紹介されています. これらの高度なCOF泡は,迅速な吸附と流量の増加により,水から非常に効率的な汚染物質の除去を証明しています.
科学分野:
- 材料科学
- ナノテクノロジー
- 環境工学
背景:
- 毛細な物質に汚染物質の吸収を高めるには,内在の微小孔のアクセシビリティを向上させる必要があります.
- 水晶の有機物質で連続した階層的に多孔なマクロアーキテクチャを作成することは大きな課題です.
- 協和有機フレームワーク (COF) は調節可能な特性を提供しますが,大量のアプリケーションではしばしば階層的な多孔性がない.
研究 の 目的:
- コントロールされたマクロアーキテクチャを持つ階層的に多孔なCOFの製造のための新しい合成戦略を開発する.
- オーダーされたマイクロポールを,オーダーされていないメソ/マクロポールとオーダーされたマクロポールを散発COF材料に統合する.
- 複雑な幾何学を持つ3DプリントされたCOFベースのオブジェクトを設計し,水処理のための構造的整合性と多孔性を維持します.
主な方法:
- 不規則な毛穴生成のためのグラフェン酸化物 (GO) を含む階層的に多孔なCOF泡を作るための新しい合成方法が採用されました.
- 前駆体ヒドロゲルのリオロジカルな特性を利用して,結晶COF-GOの泡を望ましい形状とサイズに3Dプリントすることができました.
- 微孔 (2-2.2 nm),メソ/マクロ孔 (50 nmから200 μm),およびオーダーされたマクロ孔 (1.5 mmから2 cm) を含む孔構造の特徴づけが行われました.
主要な成果:
- 階層的に多孔なCOF-GOの泡は,大きさの6度 (10−9mから10−3m) を超える孔のサイズで成功して合成されました.
- 3DプリントされたCOF-GOの泡は 構造的な秩序と連続した多孔性を保ち 複雑な幾何学を可能にしました
- エンジニアリングされた泡は,相互接続された3D開口と強化された水流 (1.13 × 10−3 m·s−1) のおかげで,30秒以内に有機および無機汚染物質の除去を達成しました.
結論:
- 調整可能な3Dマクロアーキテクチャを持つ階層的に多孔なCOFの製造のためのスケーラブルな方法が確立されています.
- 開発されたCOF-GOの泡は,独特の階層的な孔構造と高孔度 (55%) に起因して,水の汚染物質を迅速に除去する際の卓越した性能を示しています.
- この研究は,3DプリントされたCOF泡が効率的な水処理アプリケーションのための先進的な材料としての可能性を実証しています.
