Keretanyagok

Keretanyagok olyan rendezett, porózus kristályos anyagok, amelyek csomópontokból (általában fém- vagy fémklaszterek) és többpontosságú linkerekből álló háromdimenziós keretet alkotnak. A keretrendszerben keletkező csatornák és üregek nagy specifikus felületet és meghatározott méretű belső térfogatot biztosítanak, amely lehetővé teszi a molekulák szelektív befogását és kezelését. A keretanyagok közé tartoznak a fém-organikus keretanyagok (MOF-ök), a kovalens organikus keretanyagok (COF-ök) és más porózus keretek, például zeolitikus vagy hybrid típusok. Az összetétel és a kötési módok lehetővé teszik, hogy a rács mérete, a felület és a funkcionális csoportok testre szabhatóak legyenek.

Előállításuk általában bottom-up megközelítés, ahol a fémionok vagy fém-klaszterek és többpontú linkerek összeépülnek a kívánt keretre. MOF-ök gyakran solvortisz vagy hidrotorti körülmények között képződnek; COF-ök kovalens vagy dinamikus kovalens eljárásokkal épülnek fel. A defect engineering és a méret-, forma- és funkcionális testreszabás fontos eszközök a tulajdonságok optimalizálásában.

Alkalmazások között kiemelkedő a gáz tárolás és szeparáció (például hidrogén, széndioxid, metán), katalízis, érzékelés, gyógyszeradás és energiatárolás. A keretanyagok fejlesztése során kiemelt szempont a stabilitás vízzel és agresszív környezetekben, valamint a skálázhatóság és költséghatékonyság.

Példák közé tartoznak a MOF-ök közé tartozó UiO-66, HKUST-1 és ZIF-8, valamint COF-ök néhány ismert példája. Keretanyagok gyorsan alakítják a porózus anyagok kutatási területét, írva a jövő energia- és környezetipari megoldásait.