Vật liệu có đặc tính 'hít-thở' MIL-53 .

Trong những năm gần đây, một họ vật liệu lai hóa tổ hợp đã được nghiên cứu tổng hợp thành công, với nhiều đặc tính thú vị gọi là MOFs (Metal-Organic Frameworks) hoặc các polymer tổ hợp kim loại (Metal Coordination Polymer). Chúng được tạo thành từ các trung tâm kim loại liên kết với nhau bởi các cầu nối hữu cơ phosphonat, cacboxylate hoặc sulfonate. Một trong những vật liệu này đã được các nhà khoa học ở Versailles-Pháp tổng hợp và được đặt tên là MIL-53 (Material of Instutute Lavoisier). Tổng hợp MIL-53 được thực hiện dưới áp...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Vật liệu có đặc tính “hít-thở” MIL-53 . Vật liệu có đặc tính “hít-thở” MIL-53.Trong những năm gần đây, một họ vật liệu lai hóa tổ hợpđã được nghiên cứu tổng hợp thành công, với nhiều đặctính thú vị gọi là MOFs (Metal-Organic Frameworks) hoặccác polymer tổ hợp kim loại (Metal Coordination Polymer).Chúng được tạo thành từ các trung tâm kim loại liên kết vớinhau bởi các cầu nối hữu cơ phosphonat, cacboxylate hoặcsulfonate. Một trong những vật liệu này đã được các nhàkhoa học ở Versailles-Pháp tổng hợp và được đặt tên làMIL-53 (Material of Instutute Lavoisier).Tổng hợp MIL-53 được thực hiện dưới áp suất trong mộtautoclave, các nitrat crôm Cr (NO3) 3.H2O được trộn vớiaxit terephthalic HOOC-(C6H4)-COOH và axit HFhydrofluoric, sau đó duy trì nhiệt độ ở 220 ° C trong 3ngày. Cấu trúc của MIL-53 được xác định bằng phươngpháp nhiễu xạ tia X.Các ion crom (màu xanh trên hình) liên kết với các nguyêntử ôxy (màu đỏ) để tạo thành các hàng song song. Nhữnghàng này được liên kết với các phân tử hữu cơ (các ionterephthalic màu đen) để tạo một mạng lưới ba chiều. Cácmạng này được ấn định tạo thành các hốc trống có kíchthước (9×11 angstrom) gọi là các mao quản (pores).Khi tiếp xúc với không khí ẩm, các lỗ mao quản hấp phụngay lập tức các phân tử nước, do đó cấu trúc của chúng bịthu nhỏ lại xung quanh các phân tử nước và kích thướcphân tử của nó giảm đáng kể gần 39% . Điều bất ngờ hơnlà khi đun nóng để đuổi hết các phân tử nước, cấu trúc củachúng có thể khôi phục lại như kích thước ban đầu của nó.Ta có thể hình dung đặc tính “hít thở-breathing” của vậtliệu này, chúng có thể co dãn để cố định và giải phóng cảphân tử nước giống như sự hít thở không khí của những láphổi.Các nghiên cứu gần đây cho thấy, MIL-53 không nhữngchỉ “hít thởi” giới hạn bởi các phân tử nước mà còn cácphân tử khác như các hydrocacbon, CO2 và hydro. Cáclưu trữ công nghiệp của hydro là một trong những tháchthức của tương lai. Với sự hiện diện của hydro, MIL-53“nuốt” các hydro đến 3,1% trọng lượng, kết quả vượt trộihơn này có thể là do sự khôi phục lại cấu trúc banh đầungay lập tức sau khi đung nóng. Điều này cho thấy rõnhững ứng dụng tiềm năng của MIL-53.MIL-53 có thể được dùng để giam giữ, để lưu trữ và vậnchuyển hydro dùng cho xe ô tô trong tương lai. Ngoài raMIL-53 còn có khả năng ứng dụng làm xúc tác, hấp phụ,tách chất, lưu trữ khí để xử lý môi trường.Cấu trúc “breathing” của MIL-53Bằng cách thay đổi các trung tâm oxít của các kim loạikhác nhau và thay đổi các cầu nối hữu cơ (ligand). Hiệnnay, nhóm nghiên cứu của GS Férey đã tổng hợp đượcnhiều dạng MIL-53 khác nhau như MIL-53(Al), MIL-53(Cr), MIL-53(Fe), MIL-53(Fe)-OH, MIL-53(Fe)-CH3…