Tìm hiểu về vật liệu MOFs


Giới thiệu về vật liệu MOFs

MOF là viết tắt của Metal Organic Framework, nghĩa là khung kim loại hữu cơ. Vật liệu MOFs là một loại vật liệu mới, có cấu trúc tinh thể và diện tích bề mặt lớn từ 1000 – 10000m2/g. Nó có các đặc tính như độ xốp cao, cấu trúc dễ điều chỉnh, khả năng thích ứng, linh hoạt hơn các vật liệu xốp truyền thống. Một số vật liệu MOFs tiêu biểu là MOF-5, UiO-66, HKUST-1, MIL-101,… Hiện nay, đã có hơn 2000 cấu trúc MOFs được công bố và số lượng này tăng dần theo thời gian từ năm 2005.

vật liệu Mofs

Vật liệu MOFs được hình thành từ năm 1995, khi cấu trúc tinh thể đầu tiên được gọi là vật liệu kim loại – hữu cơ MOFs được Omar M.Yaghi công bố. Loại vật liệu này đã phát triển từ các vật liệu cổ điển như than hoạt tính, zeolite với những vấn đề về cấu trúc không đồng nhất, kích thước lỗ xốp không đều, chi phí và độ ổn định cao.

Cấu trúc của vật liệu MOFs

Vật liệu MOFs được xây dựng gồm 2 thành phần chính là phần vô cơ và phần liên kết hữu cơ.

Cấu trúc của vật liệu Mofs

>>Bạn muốn tìm hiểu thêm về vật liệu Bakelite?

  • Phần vô cơ của vật liệu MOFs

Phần vô cơ, còn được gọi là đơn vị thứ cấp (SBUs), bao gồm các phi kim điển hình như oxy, nitơ và các ion kim loại như kim loại chuyển tiếp, kim loại nhóm chính, kiềm như Cu, Co, Zn, Fe…

  • Phần liên kết hữu cơ trong vật liệu MOFs
Có Thể Bạn Quan Tâm :   Tìm hiểu về game tool là gì | Sen Tây Hồ

Phần này thường là các nhóm chức như carboxylate, phosphonate, pyridyl, imidazolate hoặc các nhóm chức azolate khác. Các liên kết hữu cơ được hình thành trước và có nhiệm vụ chống lại các ion kim loại và là cầu nối trong cấu trúc của MOFs.

Theo nghiên cứu, cấu trúc của MOFs phụ thuộc vào phần vô cơ và hình dạng các cầu nối, trong đó hình dạng khung vật liệu MOFs chủ yếu được quyết định bởi độ dài liên kết.

Tính chất của vật liệu MOFs

  • Độ ổn định nhiệt của MOFs

Vật liệu MOFs không ổn định nhiệt hơn so với zeolite và dễ bị phá hủy ở nhiệt độ cao trên 500 độ C hoặc ở nhiệt độ thấp trong chân không. Độ ổn định nhiệt của MOFs phụ thuộc vào vị trí, bản chất nhóm chức, độ cứng kim loại và sự có mặt của các dung môi. Độ bền liên kết giữa nút và cầu nối cũng có ảnh hưởng.

  • Độ bền hóa học

Độ bền hóa học là khả năng chống lại tác động của môi trường như nước, độ ẩm, tác nhân oxy hóa để duy trì cấu trúc của vật liệu. Đánh giá độ bền hóa học thông qua phương pháp xác định trước và sau khi ngâm MOFs trong một dung môi cụ thể. Các nhà khoa học cũng đã nghiên cứu độ ổn định của MOFs trong các môi trường acid, bazo, nước…

  • Độ bền trong nước

Vật liệu MOFs sẽ có độ bền trong nước khi tăng cường liên kết giữa phần vô cơ và liên kết hữu cơ. Ví dụ, Chromium-based MIL 101, zeolitic imidazolate framework (ZIFs), meta azolate frameworks (MAFs) là một số MOFs ổn định trong nước. Tuy nhiên, một số MOFs thông thường không ổn định trong nước do ảnh hưởng tới nút kim loại trong cấu trúc.

  • Độ bền acid/base
Có Thể Bạn Quan Tâm :  

Hầu hết các MOFs không ổn định trong môi trường acid/base và các môi trường hóa chất do liên kết phối trí yếu. Nhưng hiện nay, các nhà nghiên cứu đang cố gắng cải thiện độ bền acid/base của MOFs bằng cách kết hợp các kim loại hóa trị cao với carboxylate hoặc kết hợp kim loại hóa trị thấp với azolate.

  • Độ bền cơ học

Vật liệu MOFs có kích thước lỗ lớn và độ xốp cao, do đó, nó có độ bền cơ học yếu trong điều kiện áp suất cao và tải trọng lớn. Nó có thể biến dạng, thay đổi hình dạng, và sụp đổ lỗ xốp khi chịu áp suất mạnh từ bên ngoài.

Q/C: Tuấn Hưng Phát cung cấp các thiết bị van – vật tư đường ống – phụ kiện đường ống chính hãng, đầy đủ giấy tờ CO, CQ. Đơn Vị sở hữu kho hàng 1,2 nghìn mét vuông, có thể đảm bảo chủ động về nguồn hàng có sẵn trong nước đáp ứng được hầu hết nhu cầu của thị trường trong nước. Một số sản phẩm mũi nhọn được lập kế hoạch lưu trữ hàng hóa: Van bướm, van bi, van cổng, van 1 chiều, van cầu…; các thiết bị đo lường như đồng hồ nước, đồng hồ áp suất, đồng hồ nhiệt độ,…; các thiết bị phụ kiện đường ống: tê, cút, kép, khớp nối mềm chống rung, mặt bích,… Quý Vị có nhu cầu vui lòng liên hệ Hotline để nhận hỗ trợ tư vấn.

Ứng dụng của vật liệu MOFs

Hiện nay, vật liệu MOFs được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Dưới đây là một số ứng dụng điển hình:

  • Hấp phụ chất hữu cơ, kim loại nặng để loại bỏ các chất độc khỏi môi trường nhờ vào cấu trúc mao quản và độ xốp đặc trưng. Vật liệu MOFs đặc biệt được ưu tiên sử dụng trong hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp.
  • Trong phân tách hóa học nhờ vào diện tích bề mặt lớn, cấu trúc lỗ xốp có cấu trúc trật tự và có thể điều chỉnh kích thước. Nó cũng có các nhóm chức hóa học đa dạng trên bề mặt trong và ngoài lỗ xốp, cùng với độ bền nhiệt chấp nhận được.
  • Trong kỹ thuật y sinh, vật liệu MOFs được sử dụng trong lĩnh vực dẫn truyền thuốc nhờ vào tính không đọc và khả năng phân hủy sinh học tốt.
  • Trong kỹ thuật xúc tác, vật liệu MOFs được sử dụng làm chất xúc tác hoặc biến tính cho các phản ứng hóa học.
Có Thể Bạn Quan Tâm :  

Trên đây là một bài viết tổng quan về cấu trúc, tính chất và ứng dụng của vật liệu MOFs. Hy vọng các bạn đã có kiến thức căn bản về loại vật liệu này. Nếu bạn có ý kiến hoặc câu hỏi, hãy để lại bình luận dưới phần này.

Bài viết này thuộc series “Tìm hiểu về các loại vật liệu”. Bạn có thể tham khảo nhiều chủ đề thú vị khác tại đây.

Back to top button