Sự khác biệt chính giữa zeolit và MOF là zeolit chủ yếu hữu ích như một chất xúc tác, trong khi MOF là lý tưởng cho các cấu trúc hỗ trợ để xúc tác hoặc có thể hoạt động như một chất xúc tác.
Chúng ta có thể xác định zeolit và khung hữu cơ kim loại hoặc MOF là hai vật liệu xốp phổ biến có lỗ nhỏ hơn 1 nanomet (như trong zeolit) hoặc lớn hơn 1 nanomet (như trong MOF), tương ứng.
Zeolite là gì?
Zeolite là một khoáng chất aluminosilicat vi xốp. Nó chủ yếu hữu ích như một chất xúc tác. Ở quy mô thương mại, nó hữu ích như một chất hấp phụ. Thuật ngữ này trở nên nổi tiếng vào năm 1756 sau nghiên cứu của nhà khoáng vật học người Thụy Điển Axel Fredrik Cronstedt. Ông đã quan sát thấy việc tạo ra một lượng lớn hơi nước từ nước (xảy ra bên trong vật liệu thông qua quá trình hấp phụ) khi đun nóng nhanh một vật liệu cụ thể có chứa stilbite. Tùy thuộc vào quan sát này, nhà khoa học này đã đặt tên cho vật liệu này là zeolit, có nghĩa trong tiếng Hy Lạp là “zeo”=“đun sôi” và “lithos”=”stone”.
Hình 01: Thomsonite - một dạng Khoáng chất Zeolite
Cấu trúc Zeolite
Có một cấu trúc xốp trong zeolit có thể liên kết với nhiều loại cation, bao gồm Na +, K +, Ca2 + và Mg2 +. Đây là những ion tích điện dương có thể được giữ lỏng lẻo. Do đó, các ion này có thể dễ dàng được trao đổi cho các ion khác khi tiếp xúc với dung dịch. Các thành viên khoáng chất trong nhóm zeolite bao gồm analcime, chabazite, clinoptilolite, stilbite, v.v.
Hình 02: Cấu trúc hiển vi của Zeolite
Khi xem xét các đặc tính của zeolit, các dạng tồn tại tự nhiên có thể phản ứng với nước ngầm có tính kiềm. Hơn nữa, những vật liệu này có thể bị kết tinh trong môi trường sau lắng đọng trong một khoảng thời gian lớn. Hơn nữa, các dạng zeolit tự nhiên hiếm khi xảy ra ở trạng thái tinh khiết. Chúng thường bị nhiễm các khoáng chất khác, kim loại, thạch anh, v.v.
MOF là gì?
Khung hữu cơ kim loại hoặc MOFs là vật liệu xốp hỗn hợp bao gồm cả nhóm hữu cơ và vô cơ. Chúng ta có thể quan sát cấu trúc của những vật liệu này dưới dạng tinh thể và 3D trong tự nhiên, và nó có thể sử dụng sự kết hợp của các nhóm vô cơ cứng như ion kim loại hoặc cụm kim loại cùng với các phối tử liên kết hữu cơ linh hoạt. Việc sử dụng cả hai nhóm cứng và linh hoạt này có thể cho phép MOFs có được các lỗ có thể điều chỉnh được trong phạm vi dài, có thể liên kết với nhiều loại phân tử. Vật liệu này có thể trải qua quá trình xử lý, cho phép chúng chọn lọc loại phân tử có thể xâm nhập vào lỗ chân lông của chúng.
Cấu trúc MOF
Khi xem xét kỹ cấu trúc của MOFs, chúng ta có thể quan sát thấy các nhóm vô cơ và hữu cơ được sắp xếp một cách cụ thể tạo nên các lỗ chân lông. Cấu trúc của MOFs xảy ra như một mạng lưới phối trí của các nút vô cơ. Các nút này có xu hướng tạo thành các góc của các lỗ rỗng này, mang lại sự ổn định hình học cùng với sự ổn định của cấu trúc. Hơn nữa, các trình liên kết hữu cơ đang kết nối các nút với nhau cung cấp tính linh hoạt tổng hợp và chức năng mô-đun. Hơn nữa, chúng ta có thể thấy cấu trúc tương tự được lặp lại trong cấu trúc 3D của MOFs.
Sự khác biệt giữa Zeolite và MOF là gì?
Mặc dù zeolit là lựa chọn làm vật liệu xốp trong nhiều năm, sự phát triển của các vật liệu khác như khung hữu cơ kim loại (MOF) và khung hữu cơ cộng hóa trị (COF) đã thách thức việc sử dụng nó hiện nay. Sự khác biệt chính giữa zeolit và MOF là zeolit chủ yếu hữu ích như một chất xúc tác trong khi MOF là lý tưởng cho các cấu trúc hỗ trợ cho xúc tác, hoặc chúng có thể hoạt động như chất xúc tác. Hơn nữa, các lỗ chân lông trong zeolit nhỏ hơn 1 nanomet, trong khi các lỗ chân lông trong MOF lớn hơn 1 nanomet.
Infographic sau đây tóm tắt sự khác biệt giữa zeolite và MOF ở dạng bảng.
Tóm tắt - Zeolite vs MOF
Chúng ta có thể xác định zeolit và khung hữu cơ kim loại hoặc MOF là hai vật liệu xốp phổ biến có lỗ nhỏ hơn 1 nanomet (như trong zeolit) hoặc lớn hơn 1 nanomet (như trong MOF), tương ứng. Sự khác biệt chính giữa zeolit và MOF là zeolit chủ yếu hữu ích như một chất xúc tác trong khi MOF là lý tưởng cho các cấu trúc hỗ trợ để xúc tác hoặc chúng có thể hoạt động như chất xúc tác.
