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MOF及びハイブリッド多孔体

MOF及びハイブリッド多孔体

ハイブリッド多孔体(MOF,ZIF)

 

MOF(有機金属錯体)やZIF(ゼオライト・イミダゾール化構造体)など、新種のハイブリッド多孔体は、いわゆる共有結合性有機構造体(COF)と同じく、近年大いに注目されています。これらの新しいナノ材料は化学的な応用性や高い吸着特性のため、多くの用途に活用される可能性があります。大きな可能性としては触媒、ドラッグデリバリー、分離、ガス貯蔵といった用途です。例えばミクロ孔やメソ孔のMOFは、CH4や CO2そしてH2などで高い吸着性を示します。常圧における物理吸着によってH2やCO2の吸着量を増やすために、特有の高い比表面積や細孔容積と同じく、小さなミクロ孔を持つ吸着剤が求められています。ミクロポーラスMOFは、メソポーラスMOFの物理吸着よりも混合ガスの分離に適していると言われています。特に重要なのは、流動性をもつ吸着質とオープンメタルサイト(配位的な不飽和結合をする部分)間の相互作用です。 

ハイブリッド多孔質材料が結晶体であるという事実にも関わらず、様々な要因によって完全な結晶構造から逸脱する要因となることがあります。

そのためアルゴンや窒素のその沸点(それぞれ87Kと77K)での吸着現象を利用した先進的な物理吸着測定は鍵となる技術で、MOF、ZIF、そしてCOFなどの有効な細孔径、細孔径分布、細孔容量、明確な比表面積を正確に評価することが極めて重要です。広範囲にわたる圧力と温度(亜臨界および超臨界吸着など)において、CO2, CH4 そしてH2の吸着試験に加えてガス貯蔵や分離などの用途も検討されているこれら材料には、十分な特性評価が求められています。様々な温度での吸着試験により、MOFその他のハイブリッド多孔質材料の吸着部(例えばオープンメタルサイト)における効果的な親和吸着と等比体積の吸着熱の密接な関係性を知ることができます。

 

参考文献

[1 ] Moellmer, J., Celer, E.B., Luebke, R., Cairns, A.J., Staudt*, R., Eddaoudi*, M., Thommes*, M. , “Insights on Adsorption Characterization of Metal-Organic Frameworks: A Benchmark Study on the Novel soc-MOF” Microporous Mesoporous Mater., 129 (2010) 345

 

[2] Lässig, D., Lincke, J., Moellmer, J., Reichenbach, C., Moeller, A., Gläser, R., Kalies, G., Cychosz, K.A., Thommes, M., Staudt, R., Krautscheid, H. A Microporous Copper Metal–Organic Framework with High H2 andCO2 Adsorption Capacity at Ambient Pressure** Angew. Chem. Int. Ed., 50, (2011)

 

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