Super-adsorberende MOF fanger dobbelt så meget i vand

Materialekemikere i Kongeriget Saudi-Arabien har udviklet et superporøst fast stof, der består af et patchwork af metalioner og organiske linkere (en metal-organisk ramme, eller MOF), der kan suge op til 200% af sin egen vægt i atmosfærisk fugt. Teknologien, præsenteret 11. januar i journalen Chem , kan anvendes til regulering af fugtighedsniveauer, især i trange miljøer såsom flykabiner og bygninger med aircondition.

"Jeg er ikke overrasket over, at MOF'er overgår eksisterende faste stoffer i deres optagelse af vandkapacitet, "siger seniorforfatter Mohamed Eddaoudi, fra King Abdullah University of Science and Technology. "MOF'ers modularitet, ultrahøje overfladearealer, og store poremængder, kombineret med evnen til at kontrollere porefladens funktionalitet og porestørrelse og form, placere MOF'er som potentielle kandidater til energieffektive og omkostningseffektive fugtighedsstyringssystemer. "

Permanent porøse superabsorberende materialer, med den kombinerede nødvendige hydrolytiske stabilitet og betydelige vandoptagelse, er udfordrende at lave, fordi de fleste porøse faste stoffer enten er for tætte eller for reaktive over for vand. Eddaoudi og hans samarbejdspartnere overvandt dette problem med deres design af Cr- soc -MOF-1, en MOF, der består af chromioner forbundet med carboxylatbaserede organiske ligander, der efterlader veldefinerede bure og kanaler, hvor vand kan opsamles. Chromionerne holdes på plads af carboxylatgrupper på en bidentat måde, dannelse af en stiv hexacarboxylat oxo-trinuclear chrom (III) klynge, sikre, at den resulterende Cr- soc -MOF-1 adsorbent har den nødvendige hydrolytiske stabilitet.

Forskerne testede Cr- soc -MOF-1's vandadsorptionsegenskaber og fandt ud af, at når den relative luftfugtighed stiger op til 55%, den adsorberede mængde vand stiger gradvist, efterfulgt af en stejl vandoptagelse mellem 60 og 75% relativ luftfugtighed. Som dette punkt, MOF når sin maksimale kapacitet, hvor den kan fange næsten det dobbelte af sin vægt i adsorberet vand (1,95 g/g). Markant, Cr- soc -MOF-1 bevarer sin strukturelle integritet og ydeevne over mere end 100 testede vanddampadsorptions-desorptionscyklusser.

Nu hvor forskerne har et materiale, der let kan regulere fugtighed (absorberer og desorberer), de er engageret i samarbejdsarbejde for at udvikle måder at oprette en fugtighedsregulerende enhed på.

"I 20 år gik vi fra en folklore om, at MOF'er ikke er stabile og bare er smukke strukturer til MOF'er med hidtil uset hydrolytisk stabilitet og enestående egenskaber, der er relevante for energisikkerhed og miljømæssig bæredygtighed, "Siger Eddaoudi." Der er ingen tvivl om, at MOF'ernes fremtid er lys, og den eneste begrænsning vil være videnskabsmandens fantasi om, hvor MOF'er kan indsættes effektivt og effektivt. "