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MOF 卓越的孔隙率和表面积

2004
  • Omar M. Yaghi
研究员在实验室分析金属有机框架,重点是孔隙率和表面积。.

(图片仅供参考)

金属有机框架(MOF)的一个显著特征是其极高的内表面积和孔隙率。有序的晶体结构形成了清晰的孔隙和通道,使得其Brunauer-Emmett-Teller(BET)比表面积可超过7000 m²/g。这一数值远超沸石或活性炭等传统多孔材料,使得巨大的内表面积易于分子接触。 吸附.

MOFs 的高表面积是其低密度晶体结构的直接结果。与无定形材料(如活性炭)广泛分布的不规则孔隙不同,MOFs 具有均匀、精确设计的空腔。表面积是通过气体吸附等温线计算得出的,通常在低温条件下使用氮气或氩气,并应用 BET 理论。BET 表面积的计算公式为 [latex]S_{BET} = \frac{v_m N_A s}{V_M}[/latex], 其中 [latex]v_m[/latex] 是吸附气体的单层体积,[latex]N_A[/latex] 是阿伏加德罗数,[latex]s[/latex] 是气体分子的吸附截面,[latex]V_M[/latex] 是气体的摩尔体积。.

设计具有超长有机连接体和低密度金属节点的 MOFs 的能力使我们能够创造出空隙率极高的框架,有时甚至超过晶体体积的 90%。例如,典型的 MOFs 之一 MOF-5 的 BET 表面积约为 3,000 m²/g。后来的发展,如 MOF-177 和 NU 系列(如 NU-110),分别将这些值推高到 7,000 m²/g 甚至 10,000 m²/g。这种巨大的内部 ‘空间 ’对于依赖表面相互作用的应用至关重要,例如气体储存(分子在框架内表面进行物理吸附)和催化作用(活性位点分布在材料的整个体积中)。.

UNESCO Nomenclature: 2211
- 固体物理学

类型

物理特性

中断

重大的

用法

广泛使用

前体

  • 布鲁诺尔-埃米特-特勒(BET)理论用于表面积测量
  • 气体吸附分析技术的发展
  • 沸石和活性炭等早期多孔材料的合成
  • 了解物理吸附和化学吸附现象

应用程序

  • 车辆高密度氢气和甲烷储存
  • 烟气中的碳捕获和封存(CCS)
  • 工业气体净化
  • 高活性位点密度的非均相催化
  • 色谱分离

专利:

NA

潜在创新理念

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相关内容: 表面积、孔隙率、贝特理论、气体吸附、物理吸附、MOF-5、MOF-177、多孔材料、空隙率、晶体密度。.

历史背景

1991
1995
2000
2004
1990
1994
1997
2002
2015-09-14

(如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)

相关发明、创新和技术原理

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