Ключевое различие между цеолитом и MOF заключается в том, что цеолит в основном используется в качестве катализатора, тогда как MOF идеально подходит для структур-носителей для катализа или может действовать как катализатор.
Мы можем идентифицировать цеолит и металлоорганические каркасы или MOF как два обычных пористых материала, имеющих поры менее 1 нанометра (как в цеолите) или более 1 нанометра (как в MOF) соответственно.
Что такое цеолит?
Цеолит – микропористый алюмосиликатный минерал. Он в основном полезен в качестве катализатора. В промышленных масштабах он используется в качестве адсорбента. Этот термин получил известность в 1756 году после исследований шведского минералога Акселя Фредрика Кронстедта. Он наблюдал образование большого количества пара из воды (что происходит внутри материала за счет адсорбции) при быстром нагревании определенного материала, содержащего стильбит. В зависимости от этого наблюдения этот ученый назвал этот материал цеолитом, что имеет греческое значение «zeo»=«кипеть» и «lithos»=«камень».
Рисунок 01: Томсонит – форма минерала цеолита
Структура цеолита
Цеолит имеет пористую структуру, которая может ассоциироваться с широким спектром катионов, включая Na+, K+, Ca2+ и Mg2+. Это положительно заряженные ионы, которые можно свободно удерживать. Поэтому эти ионы могут легко обмениваться на другие ионы при контакте с раствором. К минералам группы цеолитов относятся анальцим, шабазит, клиноптилолит, стильбит и т. д.
Рисунок 02: Микроскопическая структура цеолита
При рассмотрении свойств цеолита природные формы могут реагировать с щелочными грунтовыми водами. Более того, эти материалы могут кристаллизоваться в условиях после осаждения в течение длительного периода времени. Кроме того, природные формы цеолита редко встречаются в чистом виде. Обычно они загрязнены другими минералами, металлами, кварцем и т. д.
Что такое MOF?
Металлоорганические каркасы или MOF представляют собой гибридные пористые материалы, состоящие как из органических, так и из неорганических групп. Мы можем наблюдать структуру этих материалов как кристаллическую и трехмерную по своей природе, и в ней может использоваться комбинация жестких неорганических групп, таких как ионы металлов или металлические кластеры, наряду с гибкими органическими линкерными лигандами. Такое использование как жестких, так и гибких групп может позволить MOF получить настраиваемые поры дальнего действия, которые могут связываться с широким спектром молекул. Этот материал может подвергаться обработке, что позволяет ему выбирать тип молекул, которые могут проникать в его поры.
Структура MOF
При внимательном рассмотрении структуры MOF мы можем заметить, что неорганические и органические группы расположены особым образом, образуя поры. Структура MOF представляет собой координационную сеть неорганических узлов. Эти узлы имеют тенденцию образовывать углы этих пор, обеспечивая геометрическую стабильность наряду со структурной правильностью. Более того, органические линкеры, соединяющие узлы вместе, обеспечивают синтетическую универсальность и модульную функциональность. Кроме того, мы можем видеть, что одна и та же структура повторяется в трехмерной структуре MOF.
В чем разница между цеолитом и MOF?
Хотя цеолит был выбран в качестве пористого материала в течение многих лет, разработка других материалов, таких как металлоорганические каркасы (MOF) и ковалентные органические каркасы (COF), в настоящее время ставит под сомнение его использование. Ключевое различие между цеолитом и MOF заключается в том, что цеолит в основном используется в качестве катализатора, тогда как MOF идеально подходит для опорных структур для катализа, или они могут сами действовать как катализаторы. Кроме того, поры в цеолите меньше 1 нанометра, тогда как поры в MOF больше 1 нанометра.
Следующая инфографика суммирует разницу между цеолитом и MOF в табличной форме.
Резюме – Цеолит против MOF
Мы можем идентифицировать цеолит и металлоорганические каркасы или MOF как два обычных пористых материала, имеющих поры менее 1 нанометра (как в цеолите) или более 1 нанометра (как в MOF) соответственно. Ключевое различие между цеолитом и MOF заключается в том, что цеолит в основном используется в качестве катализатора, тогда как MOF идеально подходит для структур-носителей для катализа, или они могут сами действовать как катализаторы.
