Pagrindinis skirtumas tarp ceolito ir MOF yra tas, kad ceolitas daugiausia naudojamas kaip katalizatorius, o MOF idealiai tinka katalizės atraminėms struktūroms arba gali veikti kaip katalizatorius.
Mes galime identifikuoti ceolitą ir metalinius organinius karkasus arba MOF kaip dvi įprastas akytas medžiagas, kurių poros atitinkamai mažesnės nei 1 nanometras (kaip ceolite) arba didesnės nei 1 nanometras (kaip MOF).
Kas yra ceolitas?
Ceolitas yra mikroporingas aliuminio silikatinis mineralas. Jis daugiausia naudojamas kaip katalizatorius. Komerciniu mastu jis yra naudingas kaip adsorbentas. Šis terminas išgarsėjo 1756 m. po švedų mineralogo Axelio Fredriko Kronstedto tyrimų. Jis pastebėjo, kad greitai kaitinant tam tikrą medžiagą, kurioje yra stilbito, iš vandens susidaro dideli garų kiekiai (kuris vyksta medžiagos viduje adsorbcijos būdu). Atsižvelgdamas į šį pastebėjimą, mokslininkas pavadino šią medžiagą ceolitu, kuris graikiškai reiškia „zeo“=„virti“ir „litosas“=„akmuo“.
01 pav. Tomsonitas – ceolito mineralo forma
Ceolito struktūra
Ceolitas turi porėtą struktūrą, kuri gali jungtis su įvairiais katijonais, įskaitant Na+, K+, Ca2+ ir Mg2+. Tai teigiamai įkrauti jonai, kuriuos galima laisvai laikyti. Todėl susilietus su tirpalu šie jonai gali būti lengvai pakeisti kitais jonais. Ceolito grupės mineralai yra analcimas, chabazitas, klinoptilolitas, stilbitas ir kt.
02 pav.: Ceolito mikroskopinė struktūra
Atsižvelgiant į ceolito savybes, natūraliai susidarančios formos gali reaguoti su šarminiu požeminiu vandeniu. Be to, šios medžiagos ilgą laiką gali kristalizuotis aplinkoje po nusodinimo. Be to, natūralios ceolito formos retai būna grynos. Paprastai jie yra užterštos kitais mineralais, metalais, kvarcu ir kt.
Kas yra MOF?
Metaliniai organiniai karkasai arba MOF yra hibridinės porėtos medžiagos, susidedančios iš organinių ir neorganinių grupių. Šių medžiagų struktūrą galime stebėti kaip kristalinę ir 3D gamtoje, ir joje gali būti panaudotas standžių neorganinių grupių, tokių kaip metalo jonai arba metalo klasteriai, derinys kartu su lanksčiais organiniais jungiamaisiais ligandais. Naudojant tiek standžias, tiek lanksčias grupes, MOF gali gauti ilgo nuotolio derinamas poras, kurios gali susieti su daugybe molekulių. Ši medžiaga gali būti derinama, todėl jos gali pasirinkti, kokio tipo molekulės gali patekti į jų poras.
MOF struktūra
Atidžiai nagrinėdami MOF struktūrą, galime pastebėti, kad neorganinės ir organinės grupės yra išsidėsčiusios tam tikru būdu, sudarydamos poras. MOF struktūra atsiranda kaip neorganinių mazgų koordinavimo tinklas. Šie mazgai linkę suformuoti šių porų kampus, užtikrinančius geometrinį stabilumą ir struktūrinį taisyklingumą. Be to, organiniai jungikliai, jungiantys mazgus, suteikia sintetinį universalumą ir modulinį funkcionalumą. Be to, matome, kad ta pati struktūra kartojasi 3D MOF struktūroje.
Kuo skiriasi ceolitas ir MOF?
Nors ceolitas buvo naudojamas kaip porėta medžiaga daugelį metų, kitų medžiagų, pvz., metalo-organinių karkasų (MOF) ir kovalentinių organinių karkasų (COF), kūrimas šiuo metu kelia iššūkių jo naudojimui. Pagrindinis skirtumas tarp ceolito ir MOF yra tas, kad ceolitas daugiausia naudingas kaip katalizatorius, o MOF idealiai tinka katalizės atraminėms struktūroms arba jie patys gali veikti kaip katalizatoriai. Be to, ceolito poros yra mažesnės nei 1 nanometras, o MOF poros yra didesnės nei 1 nanometras.
Toliau pateiktoje infografijoje lentelės pavidalu apibendrinamas skirtumas tarp ceolito ir MOF.
Santrauka – ceolitas prieš MOF
Mes galime identifikuoti ceolitą ir metalinius organinius karkasus arba MOF kaip dvi įprastas akytas medžiagas, kurių poros atitinkamai mažesnės nei 1 nanometras (kaip ceolite) arba didesnės nei 1 nanometras (kaip MOF). Pagrindinis skirtumas tarp ceolito ir MOF yra tas, kad ceolitas daugiausia naudojamas kaip katalizatorius, o MOF idealiai tinka katalizės atraminėms struktūroms arba jie patys gali veikti kaip katalizatoriai.
