Syntetiska material sätter ny världsrekord för största mängden ytarea

Anonim

Syntetiska material sätter ny världsrekord för största mängden ytarea

Vetenskap

Adam Williams

11 september 2012

MOFs består av organiska länkar som hålls ihop av metallatomer, vilket resulterar i en molekylär burliknande struktur som ovanstående modell av NU-110 (Bild: Northwestern University)

Forskare vid Northwestern University, Illinois, har brutit en världsrekord i skapandet av två syntetiska material, som heter NU-109 och NU-110, som har den största mängden ytarealer av allt material hittills. För att uttrycka detta i perspektiv: om man kunde ta en kristall av NU-110 storleken på ett saltkorn och på något sätt utveckla det, skulle ytområdet täcka ett skrivbord. Dessutom skulle den inre ytan på bara ett gram av det nya materialet täcka en och en halv fotbollsplaner.

NU-109 och NU-110 syntetiska material hör till en klass av kristallina föreningar som kallas metall-organiska ramverk (MOF). MOFs anses ha en stor potential som fartyg för transport och lagring av naturgas, katalysatorer och annan hållbar materialkemi.

Nordvästerns universitet, ledd av Omar Farha, professor i kemi vid Weinbergs högskola för konst och vetenskap, syntetiserades, karakteriserades och beräknade simulering av beteendet hos NU-109 och NU-110 MOFs. Materialen analyserades med användning av Brunauer-Emmett-Teller (BET) -teorin och fann sig att mäta 7000 m2 / g. Det innebär att ett kilo av det nya materialet innehåller en inre yta som kan täcka 7 kvadratkilometer - de högsta ytarea av vilket poröst material som helst på rekord.

Forskarna fick tillgång till den hittills oreagbara höga ytan av de porösa materialen NU-109 och NU-110 MOF genom att avlägsna lösningsmedelsmolekylerna som tidigare fångna i materialets porer. Detta gjordes med användning av en koldioxidaktiveringsteknik, som försiktigt avlägsnade lösningsmedlet och undvikde att skada MOF-materialen.

Forskarna tror att deras arbete kan leda till ytterligare framsteg inom MOF-forskning och de syftar till att slutligen överstiga dubbla nuvarande ytarea för materialen NU-109 och NU-110. För att detta ska ske måste designen av MOFs förändras på molekylär nivå: MOFs består av organiska länkar som hålls ihop av metallatomer, vilket resulterar i en molekylär burliknande struktur. Därför föreslår laget att använda mer utrymmeffektiva länkartyper i materialets design.

Ett papper som beskriver resultaten med titeln "Metall-organiska rammaterial med ultrahöga ytor: Är himlen gränsen?" Publicerades den 20 augusti i Journal of the American Chemical Society och den nya MOF-design- och syntetiseringstekniken kommersialiseras för närvarande av NuMat Technologies.

Källa: Northwestern University

MOFs består av organiska länkar som hålls ihop av metallatomer, vilket resulterar i en molekylär burliknande struktur som ovanstående modell av NU-110 (Bild: Northwestern University)