来自美国和韩国的化学家研发出两种新的金属有机框架材料(metal organic frameworks,MOFs),这两种材料打破了孔隙度和CO2储存能力两方面的世界纪录。这项研究成果已经发表于7月23日出版的《Science》杂志[1]。

MOF-200材料的晶体结构
MOFs是在上世纪90年代初由Yaghi发明的,它就像一个连接杆形成的支架,具有的纳米级孔隙大小适合用来捕获CO2。MOFs的组成可以随意改变,Yaghi实验室已经研究出几百种MOFs,具有多种属性和结构。
加州大学洛杉矶分校UCLA 化学与生物化学教授Omar Yaghi提到,他们报道的这两种纳米材料孔隙度达到上限或非常接近。两种材料不仅打破了孔隙度的纪录,而且提高幅度非常大。一种材料是由UCLA Furukawa(Yaghi实验室博士后)研发的MOF-200,另一种是由韩国崇实大学(Soongsil University)化学教授Kin(此前也是Yaghi实验室的毕业生)研发的MOF-210。
自1999年以来,MOFs保持着任何材料中孔隙度的最高纪录。 MOFs可以利用低成本原料(如氧化锌,对苯二酸盐等)来获得。2004年Yaghi发现了研发高孔隙结构材料的关键,该成果发表于《Nature》杂志[2]和2005年的《Science》杂志[3](MOF-177打破了自1999年以来由MOF-5保持的孔隙度纪录)。
现在,Yaghi、Furukawa和Kin研发的MOFs材料是MOF-177孔隙度的两倍,是MOF-5孔隙度的三倍,是1999年最大孔隙度材料的10倍。这意味着和2004年材料相比,现在可以存储两倍的气体。
Yaghi、Furukawa和Kim也在《Science》上发表了关于CO2储存容量的研究。MOF-200和MOF-210可以储存最大容量的氢气、甲烷和二氧化碳(按重量计算)。早在今年2月12日,Yaghi以及其他研究人员在《Science》上发表了关于“创造一种人造基因”来捕获二氧化碳排放物的研究论文[4]。
[1] Hiroyasu Furukawa, Nakeun Ko, Yong Bok Go et al., Ultrahigh Porosity in Metal-Organic Frameworks, Science 23 July 2010 329: 424-428; published online 1 July 20101 July 2010 [DOI: 10.1126/science.1192160] (in Reports)
[2] Hee K. Chae, Diana Y. Siberio-Pérez, Jaheon Kim et al., A route to high surface area, porosity and inclusion of large molecules in crystals, Nature 427, 523-527 (5 February 2004) doi:10.1038/nature02311 Letter
[3] Jesse L. C. Rowsell, Elinor C. Spencer, et al., Gas Adsorption Sites in a Large-Pore Metal-Organic Framework, Science 26 August 2005 309: 1350-1354 [DOI: 10.1126/science.1113247] (in Reports)
[4] Hexiang Deng, Christian J. Doonan, Hiroyasu Furukawa, et al., Multiple Functional Groups of Varying Ratios in Metal-Organic Frameworks, Science 12 February 2010 327: 846-850 [DOI: 10.1126/science.1181761] (in Reports)