ВИКОРИСТАННЯ МЕТАЛОРГАНІЧНИХ КАРКАСНИХ СТРУКТУР ДЛЯ ЗБЕРІГАННЯ ТА ФІЛЬТРАЦІЇ ГАЗІВ

В роботі розглядається структура,. властивості та перспективи використання нового типу пористих матеріалів - металорганічних каркасних структур (МОКС,. Metal-organic frameworks, MOF's). Пористі матеріали активно застосовуються для зберігання і сепарації газів. Традиційні пористі матеріали є або органічними, або неорганічними. Органічні (наприклад, активоване вугілля) мають велику питому площу поверхні і високу адсорбуючу здатність, проте мають невпорядковану структуру. Неорганічні пористі матеріали є високо впорядкованими, проте їхні решітки мають порожнини обмеженого розміру. МОКСи поєднують в собі переваги як органічних, так і неорганічних матеріалів.

Рис.1 Схематичне зображення елементарної комірки двовимірної металорганічної каркасної структури. Сфера показує розмір пор. [1]

У вузлах кристалічної решітки цих матеріалів розташовані окремі атоми металів, або частіше оксидні кластери, між якими є органічні перемички –лінкери. Таким чином, МОКСи є однорідними, мають однакові розміри пор, що характерно для кристалів, іони металів з ненасиченими зв’язками активно взаємодіють з молекулами газів, покращуючи адсорбуючу здатність, проте питома площа поверхні цих пор цих матеріалів завдяки присутності норганічних лігандів становить (2-10)·10³ м²/г [2]. МОКСи можуть утворювати просторові одно-, дво- або тривимірні структури. Незважаючи на те , що відомо біля 10 000 видів МОКС, їм відповідає невелика кількість типів структури [3]

Однією з переваг цих матеріалів є те, що усі пори є відкритими, тобто їх можна повністю звільнити від адсорбованих матеріалів. МОКСи застосовуються для адсорбції газів, зокрема, вловлювання CO₂, вважаються перспективними для зберігання водню або метану для енергетики, можуть використовуватись як каталізатори та газоселективні мембрани. Пориста структура металоорганічного каркасу діє як напівпроникний бар'єр для транспортування в складі вакцин біологічного речовини - білка або антигену.

Література

1. Batten SR. Terminology of metal–organic frameworks and coordination polymers / SR Batten, NR Champness, XM Chen, J Garcia-Martinez, S Kitagawa, L Öhrström, M O'Keeffe, MP Suh, J Reedijk //Pure and Applied Chemistry.- 2013.- 85 (8).-P. 1715–1724.
2. [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://www.chemtube3d.com/mof-home-2/
3. Шабловский Я.О. Формирование пористой структуры сорбентов на основе металл-органических каркасных соединений / Я.О. Шабловский  //Хімія, фізика та технологія поверхні. - 2019. - Т. 10. No 2.-  С. 190-198