系统设计的孔径大小和功能在异构形MOF和他们的应用在甲储存
Mohamed Eddaoudi1, Jaheon Kim, Nathaniel Rosi
1Materials Design and Discovery Group, Department of Chemistry, University of Michigan, Ann Arbor, MI 48109, USA.
研究人员开发了一种新的策略,用于创建具有可调节孔径大小和功能的金属有机框架 (MOF). 这一进步使得多孔材料的系统设计能够用于诸如气体储存等应用.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术纳米技术
- 化学 化学 化学
背景情况:
- 金属有机框架 (MOF) 是由金属离子和有机连接剂构成的晶体多孔材料.
- MOFs提供可调节结构和高表面积,使其对各种应用具有前景.
- 在MOF中对毛孔大小和功能进行系统控制仍然是一个关键的挑战.
研究的目的:
- 开发一种策略,系统地改变金属有机框架中的孔径大小和功能.
- 为了证明设计和合成一个有控制的多孔性MOFs的异构形系列.
- 探索这些材料在气体储存和低密度应用中的潜力.
主要方法:
- 利用金属离子和有机碳酸盐连接器的网状化策略来构建扩展网络.
- 采用金属有机框架-5 (MOF-5) 作为原型,将其框架与各种有机组功能化.
- 通过结合较长的分子支柱,扩大了孔径大小,创建了一个由16个MOF组成的异极形系列.
主要成果:
- 合成了16种具有高度结晶的MOF,具有相同的框架拓,但系统地变化了孔径大小 (3.8到28.8安格斯特罗姆).
- 实现了高达晶体体体积91.1%的开放空间体积,具有均的周期性孔隙.
- 证明了高甲储存能力 (240cm3/g在36 atm) 和超低密度 (0.21-0.41g/cm3).
结论:
- 开发的策略允许精确控制MOF中的毛孔大小和功能.
- 合成的MOF对气体储存和超轻材料具有特殊的性能.
- 这项工作推进了创建具有定制性质的先进多孔材料的设计原则.
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