Peamine erinevus tseoliidi ja MOF vahel on see, et tseoliit on peamiselt kasulik katalüsaatorina, samas kui MOF sobib ideaalselt katalüüsi tugistruktuurideks või võib toimida katalüsaatorina.
Me saame tuvastada tseoliidi ja metallist orgaanilised karkassid või MOF-id kui kaks tavalist poorset materjali, mille poorid on vastav alt alla 1 nanomeetri (nagu tseoliidi puhul) või suuremad kui 1 nanomeeter (nagu MOF-i puhul).
Mis on tseoliit?
Tseoliit on mikropoorne alumosilikaatmineraal. See on peamiselt kasulik katalüsaatorina. Kaubanduslikus mastaabis on see kasulik adsorbendina. See termin sai tuntuks 1756. aastal pärast Rootsi mineraloogi Axel Fredrik Cronstedti uurimistööd. Ta täheldas suure hulga auru teket veest (mis toimub materjali sees adsorptsiooni teel) konkreetse stilbiiti sisaldava materjali kiirel kuumutamisel. Olenev alt sellest tähelepanekust andis teadlane sellele materjalile nimeks tseoliit, mis tähendab kreeka keeles "zeo"="keema" ja "litos"="kivi".
Joonis 01: Tomsoniit – tseoliidi mineraali vorm
tseoliitstruktuur
Tseoliidis on poorne struktuur, mis võib seostuda väga erinevate katioonidega, sealhulgas Na+, K+, Ca2+ ja Mg2+. Need on positiivselt laetud ioonid, mida saab lõdv alt hoida. Seetõttu saab neid ioone lahusega kokkupuutel hõlpsasti teiste ioonide vastu vahetada. Tseoliidirühma mineraalide hulka kuuluvad an altsiim, chabasiit, klinoptiloliit, stilbiit jne.
Joonis 02: Tseoliidi mikroskoopiline struktuur
Tseoliidi omadusi arvestades võivad looduslikult esinevad vormid reageerida aluselise põhjaveega. Lisaks võivad need materjalid sadestamisjärgses keskkonnas pika aja jooksul kristalliseeruda. Lisaks esinevad looduslikud tseoliidivormid harva puhtal kujul. Tavaliselt on need saastunud muude mineraalide, metallide, kvartsiga jne.
Mis on MOF?
Metal-orgaanilised karkassid ehk MOF-id on hübriidsed poorsed materjalid, mis koosnevad nii orgaanilistest kui ka anorgaanilistest rühmadest. Me võime jälgida nende materjalide struktuuri kristalse ja 3D-na looduses ning see võib kasutada jäikade anorgaaniliste rühmade, näiteks metalliioonide või metalliklastrite kombinatsiooni koos painduvate orgaaniliste linkerligandidega. Nii jäikade kui ka paindlike rühmade kasutamine võib võimaldada MOF-idel saada pikamaa häälestatavaid poore, mis võivad seostuda paljude molekulidega. See materjal võib läbida häälestamise, mis võimaldab neil olla selektiivsed molekulide tüübi suhtes, mis võivad nende pooridesse siseneda.
MOF-i struktuur
MOF-ide struktuuri tähelepanelikult vaadeldes võime jälgida, et anorgaanilised ja orgaanilised rühmad on paigutatud teatud viisil, moodustades poorid. MOF-ide struktuur esineb anorgaaniliste sõlmede koordineerimisvõrguna. Need sõlmed kipuvad moodustama nende pooride nurgad, tagades geomeetrilise stabiilsuse koos struktuurse korrapärasusega. Lisaks pakuvad sõlmed omavahel ühendavad orgaanilised linkerid sünteetilise mitmekülgsuse ja modulaarse funktsionaalsuse. Lisaks näeme, et sama struktuur kordub MOFide 3D-struktuuris.
Mis vahe on tseoliidil ja MOF-il?
Kuigi tseoliit oli poorse materjalina valik aastaid, on muude materjalide, nagu metallorgaanilised karkassid (MOF) ja kovalentsed orgaanilised karkassid (COF) väljatöötamine selle kasutamise praegu proovile pannud. Peamine erinevus tseoliidi ja MOF-i vahel on see, et tseoliit on peamiselt kasulik katalüsaatorina, samas kui MOF sobib ideaalselt katalüüsi tugistruktuuride jaoks või võivad nad ise toimida katalüsaatoritena. Pealegi on tseoliidi poorid alla 1 nanomeetri, samas kui MOF-i poorid on suuremad kui 1 nanomeeter.
Järgmine infograafik võtab tabelina kokku tseoliidi ja MOF-i erinevused.
Kokkuvõte – tseoliit vs MOF
Me võime identifitseerida tseoliidi ja metallist orgaanilisi raamistikke või MOF-e kui kahte tavalist poorset materjali, mille poorid on vastav alt alla 1 nanomeetri (nagu tseoliidi puhul) või suuremad kui 1 nanomeeter (nagu MOF-ides). Peamine erinevus tseoliidi ja MOF-i vahel on see, et tseoliit on peamiselt kasulik katalüsaatorina, samas kui MOF sobib ideaalselt katalüüsi tugistruktuuride jaoks või võivad nad ise toimida katalüsaatoritena.
