日本开发的新材料MOF受到世界关注
2021/10/13
日本研究人员等开发的新材料正要掌握脱碳的关键。开有无数微细小孔的金属有机框架(MOF)1克的表面积有一个足球场那么大,可以保存目标物质。虽然在保持水果新鲜度及制造半导体等方面已达到实用化,而其真正的应用领域是环保领域。全球正在研究将其用于回收二氧化碳及储存脱碳燃料氢气。
MOF 含碳有机分子和锌、铜等金属原子连接在一起,形成网格状或蜂窝状结构的物质。也被称为多孔配位聚合物(PCP)。利用只需将有机分子和金属混合在一起,分子就会自然聚集的“自组装”现象组合而成。
具有可容纳1~数个分子的空隙,可以包封特定的物质。只要改变金属和有机分子的组合,就能调节孔洞的大小和性质,实现可包封目标物质的设计。
8月,来自美国西北大学的初创企业NuMat Technologies宣布,将在“开发高效骤减碳排放的分离技术”上与住友化学合作。住友化学关注的是NuMat Technologies公司所拥有的设计MOF材料的技术。
MOF是内部开有无数微细小孔的多孔性材料的一种。也有的MOF 1克的表面积在7000平方米以上,相当于1个足球场。
在现有多孔性材料中,有用于冰箱除臭剂的活性炭及在工厂用于吸附有害物质等的沸石,而MOF的表面积更大,可以高效保存大量物质。除了物质的储藏和分离外,还可以作为促进分子化学反应的“场地”使用。
充分利用MOF特点的产品已实现实用化。在全球走在前列的是来自英国贝尔法斯特女王大学的初创企业“MOF Technologies”(北爱尔兰)。该公司2016年9月宣布,推出保持水果新鲜度的MOF。在MOF中装入抑制水果自己释放、促进成熟的乙烯作用的物质,在销售前防止水果腐烂。
2016年10月,NuMat Technologies也宣布推出用来安全保管和运输有毒气体的MOF产品。可以在低于常压下安全保存制造半导体制造不可或缺的有毒砷化合物及磷化合物等。
美国NuMat Technologies公司的MOF |
大型医药和化学企业德国默克相关企业已在国际上供应MOF,大型半导体厂商也在使用。原来要想在小容器中大量保存气体,需要加压到高压,但有泄露风险。使用MOF,在低压下也可以安全保存及运输大量气体。
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