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标签: MOF晶格固定
MOF是一种有机配体和金属节点组成的多孔晶态物质,但是由于配体和结构的动力学变化,很多MOF具有较大的结构柔韧性(soft porosity)。譬如孔尺寸为0.34 nm的ZIF-8,可以允许正己烷、苯等动力学尺寸超过0.34 nm的分子通过。正是由于这种结构的柔性,使得许多MOF对于具有相近动力学尺寸的分子分离并不尽如人意。
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图1. MOF分子筛膜分离气体

有鉴于此,汉诺威大学(Leibniz UniversityHannover)A. Knebel和J. Caro等人报道了一种通过电场固定ZIF-8晶格和孔道尺寸的策略,增强了丙烷和丙烯等气体混合物的精确分离。

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图2. 电场控制气体分离选择性

研究人员利用500 V/mm的电场对ZIF-8薄膜进行处理,引起晶格极化,晶体结构从立方相过渡到单斜和三斜多型结构,晶体孔径也从0.34nm变大为0.36nm。

电场使有机配体的移动性受到限制,晶格柔性相应降低,变得更硬,孔尺寸动力学变化更小。虽然使ZIF-8膜通量降低,但是,也使得从丙烷中分离乙烯的效果更佳。

这项研究在实验上证明了电场可以控制MOF的晶体结构。由于许多MOF材料都具有电驱动特性,从而在膜分离、分子开关、催化选择性、电驱动人造器官等一系列应用领域打开了新的窗户。
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图3. 实验设计
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图4. 电场控制单种气体透过性
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图5. ZIF-8单晶的铁电和压电性能测试
文献: Defibrillation of soft porous metal-org...pdf (1.45 MB, 下载次数: 9)
Material@1219

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