MOFs

金属有机框架结构|Metal-Organic Frameworks

斩获2025年诺贝尔化学奖

应用实例

采用飞驰Fritsch的Pulverisette 6行星式球磨机，能够通过球磨的方法制备出具备优异CO2吸附性能的MOF，具备高比表面积，体现出优良的CO2吸附能力。

结果分析

1、材料形貌

通过不同的合成方法，制备出了不同形态的MOF：

(a) 球磨条件下制备材料的SEM图像；

(b) 溶剂热合成法制备材料的SEM图像

(b)、(c) 球磨条件下材料的TEM图像；

(e)、(f) 溶剂热合成法下材料的TEM图像

从SEM图像中可以观测到，球磨条件下材料呈直杆状，在电压下发生一定程度的弯曲；溶剂热合成法下的材料呈结晶体形状。

另外，从(b)、(c)，(e)、(f)分别可以看到两种方法得到的材料均具备与典型MOF结构符合的多孔结构。

2、结晶度

通过XRD图像对2种方法得到成品进行检测：

B：机械化学（球磨）法；L：溶剂热合成法

其中，通过球磨方法得到的材料，衍射峰的强度更高，与溶剂热合成法相比，具有更高结晶度。

高能球磨所提供的更加均匀的实际分散效果，有助于得到更加均匀的MOF结构，因此也具有更高的结晶度。

3、对CO2的吸附能力

如表所示，通过机械化学（球磨）得到的MOF对CO2的吸附量，在25℃，1bar的条件下达到5.5mmol/g；在0℃，1bar的条件下达到9.5mmol/g。相比而言，使用溶剂热合成法得到的MOF，吸附量较低。

4、小结

本次研究中，通过球磨的方法合成了满足实际应用需求的MOF，与热熔剂法所得材料相比，其拥有更高强度的MOF衍射峰、更高的CO2吸附量。

在制备方案上，用时更少（通常只需要几分钟到几小时），同时无需更多条件辅助完成（如对反应混合物进行外部加热或增加压力），因此可以降低能耗与成本，是更为简便、高效的制备方法，并且符合安全、促进可持续的化学工艺要求。

Fritsch 优势