(MOF)

جامدات بلوری و کریستالی با توجه به نوع پیوند شیمیایی موجود در بین آنها به سه دستۀ زیر تقسیم می­شوند:

  • زئولیت‌های معدنی (پیوند کووالانسی)؛
  • ترکیبات لایه‌دار و بلورهای یونی (پیوند هیدروژنی و یونی)؛
  • چارچوب‌های فلزی آلی (MOF)؛

این مواد به‌دلیل قابلیت‌های زیر در مهندسی شیمی جایگاه ویژه‌ای پیدا کرده‌اند:

  • جذب سطحی بی‌نظیر؛
  • تبادل یونی؛
  • خواص کاتالیزوری.

چارچوب‌های فلزی آلی دارای پیوندهای کوئوردینانسی بوده و از تعامل بین یک گرۀ فلزی و یک لیگاند (اتصال‌گر آلی) تشکیل می‌شود.

از جمله کاربردهای مهم این دسته از مواد بلوری و متخلخل می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • ذخیره‌سازی گازها؛
  • جداسازی مولکولی از مخلوط‌های گازی و مایع؛
  • کاتالیست‌ها؛
  • خاصیت حسگری، مغناطیسی، لومینوسانس و اپتوالکتریکی.

مزایا و محدودیت‌های استفاده از چارچوب‌های فلزی آلی به شرح زیر است:

  • کنترل طراحی این ساختارها از نظر اندازۀ حفره با توجّه به لیگاند مربوطه؛
  • داشتن حفره‌های سختی که در اثر حرارت یا ایجاد خلاء تخلیه می‌شوند؛
  • دانسیتۀ پایین (2/0-1 گرم بر سانتی متر مکعب)؛
  • سطح ویژۀ بالا؛
  • حجم حفره‌های بزرگ؛
  • امکان اصلاح‌کردن با توجه به گروه‌های آلی (قطبی-غیرقطبی-اسیدی)؛
  • افزایش اندازۀ حفره با افزایش اندازۀ لیگاند.

سنتز

روش­های سنتز MOF

  • روش هیدروترمال؛
  • روش سنتز در دمای اتاق؛
  • روش سنتز در محیط ناهمگن؛
  • روش سنتز آیونوترمال؛
  • روش سنتز الکتروشیمیایی؛
  • روش سنتز مایکروویو.

 

شرایط سنتز

MOF ها به‌طور معمول توسط ساخت محلول سنتز می‌شوند و منبع گره‌های فلزی یک نمک هستند. از جملۀ این نمک‌ها عبارتند از:

  • هالیدها؛
  • نیترات‌ها؛
  • پرکلرید؛
  • هیدروکسید.