Η βασική διαφορά μεταξύ ζεόλιθου και MOF είναι ότι ο ζεόλιθος είναι κυρίως χρήσιμος ως καταλύτης, ενώ το MOF είναι ιδανικό για δομές στήριξης για κατάλυση ή μπορεί να λειτουργήσει ως καταλύτης.
Μπορούμε να αναγνωρίσουμε ζεόλιθο και μεταλλικά οργανικά πλαίσια ή MOF ως δύο κοινά πορώδες υλικό με πόρους μικρότερους από 1 νανόμετρο (όπως στον ζεόλιθο) ή μεγαλύτερους από 1 νανόμετρο (όπως στα MOF), αντίστοιχα.
Τι είναι ο Ζεόλιθος;
Ο ζεόλιθος είναι ένα μικροπορώδες αργιλοπυριτικό ορυκτό. Είναι κυρίως χρήσιμο ως καταλύτης. Σε εμπορική κλίμακα, είναι χρήσιμο ως προσροφητικό. Αυτός ο όρος έγινε γνωστός το 1756 μετά την έρευνα του Σουηδού ορυκτολόγου Axel Fredrik Cronstedt. Παρατήρησε την παραγωγή μεγάλων ποσοτήτων ατμού από το νερό (που συμβαίνει μέσα στο υλικό μέσω της προσρόφησης) κατά την ταχεία θέρμανση ενός συγκεκριμένου υλικού που περιέχει στιλβίτη. Ανάλογα με αυτή την παρατήρηση, αυτός ο επιστήμονας ονόμασε αυτό το υλικό ζεόλιθο, που έχει την ελληνική έννοια, «ζεώ»=«βράζω» και «λίθος»=«πέτρα».
Εικόνα 01: Thomsonite – μια μορφή ορυκτού ζεόλιθου
Δομή Ζεόλιθου
Υπάρχει μια πορώδης δομή στον ζεόλιθο που μπορεί να συσχετιστεί με μια μεγάλη ποικιλία κατιόντων, συμπεριλαμβανομένων των Na+, K+, Ca2+ και Mg2+. Αυτά είναι θετικά φορτισμένα ιόντα που μπορούν να συγκρατηθούν χαλαρά. Επομένως, αυτά τα ιόντα μπορούν εύκολα να ανταλλάσσονται με άλλα ιόντα κατά την επαφή με ένα διάλυμα. Τα ορυκτά μέλη στην ομάδα των ζεόλιθων περιλαμβάνουν αναλκίμη, χαβαζίτη, κλινοπτιλόλιθο, στιλβίτη κ.λπ.
Εικόνα 02: Μικροσκοπική Δομή του Ζεόλιθου
Όταν εξετάζουμε τις ιδιότητες του ζεόλιθου, οι φυσικές μορφές μπορούν να αντιδράσουν με τα αλκαλικά υπόγεια ύδατα. Επιπλέον, αυτά τα υλικά μπορούν να κρυσταλλωθούν σε περιβάλλοντα μετά την εναπόθεση για μεγάλο χρονικό διάστημα. Επιπλέον, οι φυσικές μορφές ζεόλιθου σπάνια εμφανίζονται σε καθαρή κατάσταση. Συνήθως είναι μολυσμένα με άλλα ορυκτά, μέταλλα, χαλαζία κ.λπ.
Τι είναι το MOF;
Μεταλλικά-οργανικά πλαίσια ή MOF είναι υβριδικά πορώδη υλικά που αποτελούνται τόσο από οργανικές όσο και από ανόργανες ομάδες. Μπορούμε να παρατηρήσουμε τη δομή αυτών των υλικών ως κρυσταλλικής και τρισδιάστατης φύσης και μπορεί να χρησιμοποιήσει έναν συνδυασμό άκαμπτων ανόργανων ομάδων όπως ιόντα μετάλλων ή μεταλλικά σμήνη μαζί με εύκαμπτους οργανικούς συνδετήρες. Αυτή η χρήση τόσο άκαμπτων όσο και εύκαμπτων ομάδων μπορεί να επιτρέψει στα MOF να αποκτήσουν συντονιζόμενους πόρους μεγάλης εμβέλειας, οι οποίοι μπορούν να συσχετιστούν με ένα ευρύ φάσμα μορίων. Αυτό το υλικό μπορεί να υποστεί συντονισμό, το οποίο τους επιτρέπει να είναι επιλεκτικά για τον τύπο των μορίων που μπορούν να εισέλθουν στους πόρους τους.
Δομή MOF
Όταν εξετάζουμε προσεκτικά τη δομή των MOF, μπορούμε να παρατηρήσουμε ότι οι ανόργανες και οργανικές ομάδες είναι διατεταγμένες με συγκεκριμένο τρόπο φτιάχνοντας τους πόρους. Η δομή των MOF εμφανίζεται ως ένα δίκτυο συντονισμού ανόργανων κόμβων. Αυτοί οι κόμβοι τείνουν να σχηματίζουν τις γωνίες αυτών των πόρων παρέχοντας γεωμετρική σταθερότητα μαζί με δομική κανονικότητα. Επιπλέον, οι οργανικοί συνδετήρες που συνδέουν τους κόμβους μεταξύ τους παρέχουν συνθετική ευελιξία και αρθρωτή λειτουργικότητα. Επιπλέον, μπορούμε να δούμε ότι η ίδια δομή επαναλαμβάνεται στην τρισδιάστατη δομή των MOF.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ ζεόλιθου και MOF;
Αν και ο ζεόλιθος ήταν η επιλογή ως πορώδες υλικό για πολλά χρόνια, η ανάπτυξη άλλων υλικών όπως μεταλλο-οργανικά πλαίσια (MOF) και ομοιοπολικά οργανικά πλαίσια (COF) έχει αμφισβητήσει τη χρήση του επί του παρόντος. Η βασική διαφορά μεταξύ του ζεόλιθου και του MOF είναι ότι ο ζεόλιθος είναι κυρίως χρήσιμος ως καταλύτης ενώ το MOF είναι ιδανικό για δομές στήριξης για κατάλυση ή μπορούν να λειτουργήσουν ως καταλύτες οι ίδιοι. Επιπλέον, οι πόροι του ζεόλιθου είναι λιγότεροι από 1 νανόμετρο, ενώ οι πόροι στο MOF είναι μεγαλύτεροι από 1 νανόμετρο.
Το παρακάτω infographic συνοψίζει τη διαφορά μεταξύ ζεόλιθου και MOF σε μορφή πίνακα.
Σύνοψη – Ζεόλιθος εναντίον MOF
Μπορούμε να αναγνωρίσουμε ζεόλιθο και μεταλλικά οργανικά πλαίσια ή MOF ως δύο κοινά πορώδες υλικό με πόρους μικρότερους από 1 νανόμετρο (όπως στον ζεόλιθο) ή μεγαλύτερους από 1 νανόμετρο (όπως στα MOF), αντίστοιχα. Η βασική διαφορά μεταξύ ζεόλιθου και MOF είναι ότι ο ζεόλιθος είναι κυρίως χρήσιμος ως καταλύτης, ενώ το MOF είναι ιδανικό για δομές στήριξης για κατάλυση ή μπορούν να λειτουργήσουν ως καταλύτες οι ίδιοι.
