什么是金属有机框架MOF

金属有机框架（MOF）是一种用途极其广泛的超多孔纳米材料，可用于储存、分离、释放几乎任何东西。MOF被预测为21世纪的决定性材料，它非常适合于检测和捕获/吸附微小浓度的物质，净化水或空气；还可以储存大量能量，用于制造更好的电池和储能设备。科学家已经设计了多个精确定制的MOF，应用范围从农业到制药。但传统的制造过程在环境上是不可持续的，可能需要几个小时甚至几天。现在，RMIT的研究人员已经展示了一种清洁、绿色的技术，可以在几分钟内产生定制的MOF。

MOF（金属有机框架）是充满微小分子大小孔洞的结晶粉末。它们有一种独特的结构：金属通过有机连接体相互连接的多孔结构。如果你服用一克MOF并将其内表面积展开，你将覆盖比足球场更大的面积。一些人预测，MOF对21世纪的重要性可能与塑料对20世纪的重要性一样。

金属和有机配位形成特定的框架结构，这种结构不仅具有金属的活性；同时也获得了有机配体的柔性、官能团的选择性和其他物理化学性能；还有配位形成的特殊空间结构。这三种有力因素的完美结合，为MOF材料的广泛应用提供了基础条件。

金属有机框架MOF的应用：

1.分离性能

MOF材料与其它孔结构材料相比，可以通过实验设计调控材料的结晶性、空隙规律性和表面活性。因此MOFs在各种分离中表现出很大的应用潜能，可以在液相和气象中得到应用，例如：从CO2的捕集，天然气净化，氢气净化，惰性气体分离，空气分离到有害气体，从脱硫到大分子包合，到结构异构体分离到对映体分离等，各种需要在气相和液相系统分离的环境。目前MOF作为单一特性的分离材料，已经研究的较为成熟。未来MOF材料在分离上的应用，将不再是单组分等温线计算的CO2相对于N2或CH4的选择性吸附，而是选择性地从充满SOx的热湿烟气流中，捕获CO2，氮氧化物和其他污染物，并且在多年的使用过程中，材料不会降解。

2.储能性能

MOF材料应用到储能领域的主要问题是导电性和循环寿命不能满足应用要求。因此，人们将各种不同类型的MOF材料用于超级电容器和金属电池中，探索其电化学能量的存储机理、电极材料的稳定性、电荷传输途径、质量传递和电化学反应。但是与MOF的氧化物和碳材料衍生物相比，MOF薄膜材料的制备方法需要进一步拓展。

利用高频声波的力量构建下一代智能材料MOF

发表在《NatureCommunications》上的这项研究的主要作者赫巴·艾哈迈德博士表示，这种高效且可放大的MOF生产方式利用了高频声波的技术。

RMIT纳米物理研究实验室的博士后研究员艾哈迈德说：“MOF具有无限的潜力，但我们需要更清洁、更快的合成技术。我们的声学驱动方法避免了传统方法对环境的危害，并快速、可持续地生产现成的MOF。这项技术不仅消除了制造MOF最耗时的步骤之一，而且可以很容易地进行大规模生产。”

在标准生产过程中，溶剂和其他污染物被截留在MOF的孔中。为了将它们冲洗干净，需要经过一个“活化”的过程，使用真空和高温或有害化学溶剂去进行洗脱。这个过程能耗高还会产生大量污染物。

在新技术中，RMIT研究人员使用微芯片产生高频声波。声学专家AmgadRezk博士表示，这些人类听不见的声波可以用于精密的微纳米制造。Rezk说：“在纳米尺度上，声波是对原子和分子进行精细排序和操纵的有力工具。MOF的“成分”金属前体和有机分子被暴露在微芯片产生的声波中。利用声波将这些元素排列并连接在一起，研究人员能够创建一个高度有序的多孔网络，同时通过从孔中挤出溶剂来“激活”MOF。

首席研究员、杰出教授LeslieYeo表示，新方法产生的MOF具有空孔和高表面积，消除了合成后“激活”的需要。Yeo表示：“现有技术从合成到活化通常需要很长时间，但我们的方法不仅在几分钟内产生MOF，它们已经被活化并准备好直接应用。”研究团队成功地在铜和铁基MOF上测试了该方法，该技术能够扩展到其他MOF，并扩展到这些智能材料的高效绿色生产。

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