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MOF图表:为什么破纪录的表面区域很重要

当您考虑化学时,您可能不会立即想到世界记录,但这正是一些化学家在研究过程中所考虑的问题许多人正致力于研究金属有机骨架(MOF)材料,其目的是设计和合成具有记录的化合物 - 打破表面区域在美国化学学会杂志最近的一篇论文中,西北大学的Omar Farha及其同事报告说,合成的化合物表面积超过7,000 metres2 /克 - 使用Brunauer Emmett Teller(BET)技术测量(以前的记录是6,210平方米/克)为了把它放到上下文中,如果你可以“解包”并用一茶匙这种材料(大约一克固体)布置可用的表面积,它将覆盖整个足球场MOF是具有规则蜂窝状结构的固体材料 - 有点像摩天大楼的钢架 - 可以在实验室中用有机分子制备ch形成金属原子之间的联系一些最简单的链接是有机化合物,如对苯二甲酸 - 用于制造可乐瓶 - 而金属盐通常是无机化学品,如硝酸锌。孔中孔或孔的大小和形状这些材料可以通过改变链接结构或改变金属盐来改变MOFs是显示大量有用性质的材料。它们的高表面积和开放的海绵状结构使它们成为分离气体混合物或储存的理想选择。在接近大气压或环境温度的压力下,大量的气体具有更大的气体储存能力或更高效的分离潜力,这促使人们寻求超高表面积材料。制作这种超高表面积材料包括:Farha及其同事的工作通过使用“supe”来克服最后一点rcriticalCO₂活化程序“从MOF中除去溶剂并使其成为多孔的。它使用处于”流体“状态的CO 2,在CO 2被允许从MOF中简单蒸发之前洗掉客体。这释放了孔体积并使其成为可能。可用于气体结合的表面区域当除去高表面积材料(如MOF)中的溶剂时,结构壁上的表面张力拉力很大,并且可能导致结构坍塌空的Farha及其同事使用他们先前开发的超临界CO 2活化程序来清空溶剂的超高表面积材料。这包括用超临界CO 2洗涤材料,然后使CO 2简单地从孔中蒸发出来。这项研究中的第二个显着突破是在有机链接中使用更节省空间的支柱或连接器这些“乙炔”支柱 - 这是线性原子链 - 占用相当少的空间,以前使用的“苯基”支柱这使研究团队能够制造比以前更高的表面积的材料Farha和同事们也注意到使用聚乙炔支柱 - 这是乙炔的延伸链单位 - 表面积比以前设想的更高的MOF可以生成(高达14,600平方米/克)那么我们可以用这些超高表面积材料做些什么呢?当气体被吸收到MOF等多孔材料中时,这些材料的表面提供了最高的亲和力位置 - 也就是说,气体优先与表面结合,有利于与其他气体分子相互作用。因此,可以想象更多的气体可以被吸附(也就是说,粘附在表面上的超高表面积MOF为此,MOFs是用于新型运输燃料(如氢气或甲烷气体)的车载存储的候选材料。通过使用MOF等多孔材料,在较低压力和更合理的温度下运行的油箱可以增强德国化学公司巴斯夫(见上面的视频)在2006年通过驾驶甲烷驱动的车辆28,000英里(大约45,000公里)证明了这一点。车辆配备了燃料箱“填充”MOF化合物以增加其储存能力高表面积MOF也可能为全球变暖提供解决方案 MOF目前被用作燃烧后从燃煤发电厂的烟道气中捕获CO 2的吸附剂。目前用于洗涤CO 2的技术运行成本高,并且使用相当大比例(约25-30%)的能量。电站MOF是可能使这种技术可行的材料当然,在我们看到MOF在重污染行业的广泛使用之前需要更多的研究和开发但是Farha及其同事的工作以及他们设定的世界纪录一路走来,

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