沙特阿拉伯王國的材料化學家開發了一種超級多孔固體,它是由金屬離子和有機連接劑(一種金屬有機框架,簡稱MOF)組成的,在大氣濕度中可吸收其自身重量的200%。該技術于1月11日在《化學》期刊上發表,可應用于調節濕度水平,特別是在飛機機艙和空調建筑等密閉環境中。
阿卜杜拉國王科技大學的資深作者Mohamed Eddaoudi說:“MOFs在其吸水能力上超過了現有的固體,我對此并不感到驚訝。”“MOFs的模塊化、超高比的表面積和大的孔隙體積,再加上控制孔表面官能度、孔徑大小和形狀的能力,使得MOFs成為節能高效、經濟有效的濕度控制系統的候選對象。”
永久多孔的高吸水材料,結合必要的水解穩定性和顯著的吸水性,是具有挑戰性的,因為大多數多孔的固體要么太稠密,要么太容易反應,不適合于水。Eddaoudi和他的合作者解決了這個問題,他們設計了Cr-soc-MOF-1,這是一個由羧酸鹽基有機配體連接在一起的鉻離子構成的MOF,這些配體留下了清晰的籠和通道供水收集。鉻離子以雙齒方式固定在羧基上,形成剛性六羧酸氧三核鉻(III)團簇,確保生成的Cr-soc-MOF-1吸附劑具有所需的水解穩定性。
研究人員測試了Cr-soc-MOF-1的吸水特性,發現隨著相對濕度增加到55%,吸附水量逐漸增加,隨后在60%-75%的相對濕度之間急劇增加。在這一點上,MOF達到了它的最大容量,在吸附水中它可以捕獲幾乎兩倍于它的重量(1.95克/克)。顯然,Cr-soc-MOF-1在100多個測試水蒸氣吸附-解吸循環中保持其結構完整性和性能。
現在,研究人員已經有了一種可以很容易調節濕度的材料(吸收和吸收),他們正在合作開發一種方法來創建濕度控制裝置。
Eddaoudi說:“在20年的時間里,MOFs并不穩定,只是結構簡單的MOFs,它們具有前所未有的水解穩定性和與能源安全和環境可持續性相關的特殊特性。”“毫無疑問,我認為MOFs的未來是光明的,唯一的限制是科學家對MOFs在哪里可以有效和高效的部署的想象力。”
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