某某茶叶有限公司欢迎您!
澳门新葡亰69111 > 热门推荐 > 特别是液体MOF如何与另一种MOF组分相互作用

特别是液体MOF如何与另一种MOF组分相互作用

时间:2020-03-22 23:58

奇怪的是,通过观察几个熔融结晶MOF的结构,及与其组成相同的液体,发现这些液体冷却后会产生一系列新的气体。与其人们熟知的晶体MOF相比,液态 MOF所呈现的玻璃态极具新颖性,更引起早期人们对液态反应性的研究,特别是液体MOF如何与另一种MOF组分相互作用。

针对两个非晶MOF组分间的相互作用的研究十分复杂,需要利用新技术,研究小组之前就使用过I15-1光束线来获得其材料的对分布函数,即单位体积内两个原子之间距离的分布函数,无论该材料是否为结晶。

下一步的研究主要是寻找可以共混的MOFs,生产更多有用的新材料。

澳门新葡亰69111,剑桥大学的材料化学家Tom Bennett博士,其研究小组以非晶态MOF的合成、表征和应用,特别是液态MOF和玻璃态MOF为研究方向。他的目的主要有两个:丰富MOF研究多样化,不再只对晶态进行研究;并深入探索该领域与玻璃、离子液体和聚合物的界面。在这项研究中,他的团队在Diamond上进行原位变温实验来研究两个融合在一起的MOF组分,并跟踪其温度变化。

Smith博士阐述到,与第三代同步辐射光源技术不同,我们无法看到SAXS的单个原子,因为该技术适用于较长的尺度,即大分子或分子组装。研究中,我们能够使用SAXS来观察MOF的微晶体融化成玻璃态时发生的变化,并将其与同时显示结晶度逐渐下降的WAXS数据相关联。结合I22上的SAXS/WAXS和I15-1上的PDF测量,可以更全面地了解加工时的这些复杂材料的情况。我们希望在这个领域继续有所作为。

内部结构:a. 和0.50.5的X射线结构因子S x;b. 相应的X射线原子径向分布函数D;插图:对的局部放大图;c. 加热时0.50.5的X射线结构因子;d. 加热时0.50.5的X射线原子径向分布函数D。图片来源:第三代同步辐射光源

金属有机骨架是由无机金属中心与桥连的有机配体通过自组装相互连接,形成的一类具有周期性网络结构的结晶多孔材料。目前已知的MOF材料超过60,000种,大多数研究人员正致力于天然气储存材料的实验和理论研究,包括二氧化碳的封存和氢气的储存,甚至用在沙漠中收集水。虽然迄今为止的研究主要集中在固态MOF上,但由于微晶粉末不能烧结,难以结构化,工业上很难对其进行处理。

文章来自phys.org网站,原文标题为Blending liquid MOFs produces new glass materials。

另一个创新是使用非原位能量色散X射线光谱来确定特定的元素和EDS断层扫描技术。根据获得的3D图像显示,在配体交换过程中,两个MOF相在它们之间的界面处结合。由于实验中使用的两个MOF粘性大,进一步的实验表明,结合从较小颗粒的结晶MOF开始,逐步导致更大程度的混合或共混。

为了进一步研究,国际研究团队利用一对晶体MOF,在加热过程中用I22和I15-1光束线对其进行研究。其相关研究成果发表在Nature communications 《自然通讯》杂志上,结果证明液态MOF可以与另一组分的MOF混合,形成可控的玻璃化转变的MOF玻璃。

Andy Smith博士首先提出了利用I22光束线对这些材料进行同步辐射小角度和广角X射线散射测试。

时间分辨x射线衍射:a. ZIF-62在25°C至600°C时的温度分辨WAXS曲线;b.的相应数据;c.的温度分辨SAXS曲线;d.的温度分辨体积分数分布。图片来源:第三代同步辐射光源

液态MOF的下一步计划?

澳门新葡亰69111 1

在加热时对两个MOF进行原位SAXS和WAXS测试,结果证明由一种组分形成液体,而另一种组分形成非晶固体;也证实了二者粒子的结合,正好又验证了差示扫描量热法的结果,即这两个MOF成分发生了共混,以有机聚合物世界中已知的方式存在,但在MOF中却没有。利用XPDF测量回收的MOF混合物,证实存在与MOF状态相关的金属有机配体连接。

Bennett博士认为,关于非晶 MOF我们还有太多要学习和探索的地方。“玻璃态MOF和液态MOF具有巨大的潜力,而且在其他领域也有很大的发展空间,包括玻璃、离子液体和聚合物。许多研究人员在寻找非晶或液态MOF时,很可能已经发现了新的晶体结构,但却又把它丢弃。实际上,这些非晶态结构可能比晶体更有趣。目前,我们只是刚刚踏足这一领域,我很有兴趣与其他领域的研究人员合作。”Bennett博士还认为,无论是协作还是与人们广泛交流,Twitter是一个极有利的工具。

利用新技术研究非晶相MOFs