010-82036109
010-82036109
技术文章
ArticleMOFs
金属有机框架结构
Metal-Organic Frameworks
斩获2025年诺贝尔化学奖
金属有机框架材料（Metal-Organic Frameworks），简称MOFs，是一类由金属离子或金属簇与有机配体通过配位键自组装形成的晶态多孔材料。在MOFs中，金属离子或金属簇充当节点，有机配体作为连接件，形成具有周期性的网络结构。
它具有以下特性：
比表面积、孔隙率超高
结构可编辑
热稳定性良好
MOFs的特性使其在广泛领域中具备巨大的发展前景和潜力，如气体的吸附与储存、催化、药物缓释等。
例如，对于全球气候变暖的现状，依赖多孔材料的吸附性能对CO2进行吸附是一种代表性的方案，而MOFs作为一种比表面积、孔隙率超高的材料，同时具备良好的热稳定性，在吸附CO2的应用领域展现了突出的优势。
应用实例
采用飞驰Fritsch的Pulverisette 6行星式球磨机，能够通过球磨的方法制备出具备优异CO2吸附性能的MOF，具备高比表面积，体现出优良的CO2吸附能力。
Pulverisette 6 行星式球磨机
参数：
设备
Pulverisette 6
转速
500rpm
研磨时间
1h
研磨配件
45ml陶瓷研磨罐、球
研究中采用两种方法进行MOF的制备，其中一种为上述所用机械化学（球磨）法，另一种为溶剂热合成法。由此对两者得到的结果进行对比分析。
结果分析
1、材料形貌
通过不同的合成方法，制备出了不同形态的MOF：
(a) 球磨条件下制备材料的SEM图像；
(d) 溶剂热合成法制备材料的SEM图像
(b)、(c) 球磨条件下材料的TEM图像；
(e)、(f) 溶剂热合成法下材料的TEM图像
从SEM图像中可以观测到，球磨条件下材料呈直杆状，在电压下发生一定程度的弯曲；溶剂热合成法下的材料呈结晶体形状。
另外，从(b)、(c)，(e)、(f)分别可以看到两种方法得到的材料均具备与典型MOF结构符合的多孔结构。
2、结晶度
通过XRD图像对2种方法得到成品进行检测：
B：机械化学（球磨）法；L：溶剂热合成法
其中，通过球磨方法得到的材料，衍射峰的强度更高，与溶剂热合成法相比，具有更高结晶度。
高能球磨所提供的更加均匀的实际分散效果，有助于得到更加均匀的MOF结构，因此也具有更高的结晶度。
3、对CO2的吸附能力
CO2吸收
(mmol/g)
B：
机械化学
L：
溶剂热合成
25 ℃，1bar
5.5
4.9
0 ℃，1bar
9.5
8.0
如表所示，通过机械化学（球磨）得到的MOF对CO2的吸附量，在25℃，1bar的条件下达到5.5mmol/g；在0℃，1bar的条件下达到9.5mmol/g。相比而言，使用溶剂热合成法得到的MOF，吸附量较低。
4、小结
本次研究中，通过球磨的方法合成了满足实际应用需求的MOF，与热熔剂法所得材料相比，其拥有更高强度的MOF衍射峰、更高的CO2吸附量。
在制备方案上，用时更少（通常只需要几分钟到几小时），同时无需更多条件辅助完成（如对反应混合物进行外部加热或增加压力），因此可以降低能耗与成本，是更为简便、高效的制备方法，并且符合安全、促进可持续的化学工艺要求。
Fritsch 优势
Pulverisette 6 经典型
可充惰性气体
双阀门设计实现惰性气体的安全充入与排出，提供安全可靠的球磨环境
GTM实时监控
实现空气压力与温度实时监测，样品状态尽在掌控
更多款式选择
四罐、双罐、微型款式可供选择，满足大量/微量处理、实现多种样品同时研磨
可编程化操作
可编程、自动化功能，确保研磨的均一性、可重复性
当前位置：
