

جامدات چارچوب های فلز-آلی (MOF) یا پلیمرهای کوئوردیناسیونی متخلخل می باشند که موضوع روز دنیای شیمی معدنی است. اکثر پلیمرهای کوئوردیناسیونی متخلخل در محدوده اندازه حفره ی مزومتخلخل و میکرومتخلخل قرار می گیرند )ترکیبات مزومتخلخل دارای قطری بین ۲ تا ۵۰ نانومتر و ترکیبات میکرومتخلخل قطری کمتر از ۲ نانومتر دارند(. ساختار و خواص MOFها وابسته به دو فاکتور مواد اولیه و فرایند سنتز می باشند. در مورد مواد اولیه دو عامل یون فلزی از یک طرف و اتصال دهنده های آلی از طرف دیگر، که واحدهای سازنده ثانویه نامیده می شوند، مورد توجه می باشند. دو ویژگی مهم این مواد یکی قابلیت جذب بالا و دیگری قابلیت طراحی انوع مختلف از MOFها بسته به نیاز به منظور استفاده از آنها در کاربرهای گوناگون می باشد
پتانسیل های کاربردی MOF به اختصار شامل ذخیره و جداسازی گازها ( مانند هیدروژن، متان، استیلن، دی اکسید کربن، اکسیژن و هیدروژن کلراید)، جداسازی ترکیبات، استفاده به عنوان کاتالیست، حسگر، در سیستم های رهایش دارو و غیره می باشد.
جدا ساز گاز ها یکی از کاربرد های مهم MOF ها بحساب می آید. MOF ها بعلت قابلیت در تنظیم انداز تخلخل ها، هندسه، توپولوژی، حفره های داخلی و شیمی شان برتری های بسیاری نسبت به دیگر کریستال های متخلخل جامد از قبیل مواد زئولیتی و حتی مواد مزوپروز در کاربرد های جدا سازی دارند. البته با وجود اینکه تحقیقات زیادی در این زمینه در حال انجام است، همچنان علمی نوین و جوانی است. همچنین توجه به این نکته ضروری است که مکانیسم جذب و خواص جذبی در مواد متخلل در ابعاد نانو مکانیسم متفاتی نسبت به دیگر مواد ازقبیل مواد زئولیتی ندارند و خواص جذبی MOF ها از همان اصول پیروی میکند یعنی رقابت در جذب و برهمکنش سطحی و ارتباط اندازه ملوکول جذب شده با شکل نانو تخلخل ها. بعضی از اعضای خانواده MOF ها با تخلخل های در اندازه های بسیار کوچک بعلت امکان در تنظیم دو اصل گفته شده میتوانند خواص جدا سازی خیره کننده ای داشته باشند که در دیگر کریستال های متخلل جامد بسیار سخت یا غیر ممکن می باشد. ضمنا باید بر این نکته تاکید کرد که برخلاف زئولیت ها که ساختاری سخت دارند، چارچوب های فلز-آلی (MOF) ها میتوانند ساختاری سخت یا منعطف داشته باشد. MOF های سخت تخلخل های پایدار و چهارچوب های و محکم و حفره های دائمی دارند در حالی که MOF ها منعطف رفتاری دینامیک بر اساس ملکول های مهمان یا ملکول های نفوذی از خود نشان میدهند و تابع دما و فشار هستند.
یکی دیگر از کاربرد های MOF ها استفاده از این مواد در ذخیره سازی هیدروژن میباشد. خواص ویژه این مواد آنها را به مناسبترین گزینه در ذخیره سازی گاز هیدروژن تبدیل میکند. امکان کنترل اندازه حفره ها در MOF که با نوع و طول گروه های آلی اتصال دهنده از چند آنگستروم تا چند نانومتر قابل تنظیم است از مهترین مزایای آنها محسوب میشود. MOF های برپایه کربکسیلیک اسید ها چون از لحاظ تجاری مقرون بصرفه و راحتتر در دسترس هستند بیشتر مورد توجه قرار گرفته اند.
استفاده از MOFها بعنوان کاتالیزور واکنش های زمینه جدید تحقیقاتی است. یکی از چالش ها در زمینه استفاد از این مواد بعنوان کاتالیزور در واکنش های فاز مایع، حلالیت و پایداری این مواد در شرایط واکنش می باشد. با وجود این چالش ها MOF ها فعالیت بالایی به عنوان کاتالیزور و انتخابگر برای رنج وسیعی از واکنش ها از اسید-بازی تا کاتالیست های ریداکس را نشان داده اند. در بعضی موارد بازیابی آنها در حالی که فعالیت آنها بعنوان کاتالیست کم نشده بود مشاهده شده است.
رنج وسیعی از ترکیبات مختلف ( فلزات و اتصال دهنده ها) و ساختار متنوع( اندازه تخلخل، ساختار و غیره) کریستال های متخلخل غیر سمی MOFها آنهارا به منطور استفاده در کاربرد های پزشکی جذاب کرده است. طبق آزمایشات انجام گرفته مشخص شده است که پایداری برخی MOFها در بدن از چند ساعت تا چند هفته بیشتر نمی باشد و این باعث میشود که اکثر MOF ها زیست تخریب پذبر باشند و از تجمع آنها در بدن جلوگیری بعمل بیاید. ویژگی آبدوست/آبگریزی MOF ها و حضور سایت های فلزی اسید های لوییس آنها را به گزینه های مناسبی برای میزبانی از ملکول هایی که خواص درمانی دارند کرده است. تعدادی از MOF ها ظرفیت بالایی جهت نگه داری دارو های درمانی در مقایسه با دیگر مواد از جمله پلیمر ها نشان داده اند. و همچنین نشان داده اند که میتوان رهایش آنها را تحت شرایط فیزیولوژی کنترل کنند. علاوه بر اینها MOF ها میتوانند از طریق برهمکنش مستقیم ملکول های فعال با چهارچوبشان فعالیت درمانی داشته باشند.
۱۵ دیدگاه. ارسال دیدگاه
ممنون مفید بود
سلام
مرسی از این مطلب خوبتون
سوالی داشتم راجع به MOF ها ، آیا میتوان برای دخیره سازی انرژی نیز ازشون استفاده کرد؟
برای ذخیره سازی هیدروژن میشه استفاده کرد که بعدا با آزاد سازی هیدروژن بعنوان انرژی استفاده بشه
سلام…برهم کنش MOF ها با مواد مثلا داروها از چه نوعی هست؟
خوب
ماف های با ویژگی های مختلف رو شما باید تست کنی، میتونی داخل مقالات بهترین MOF ها رو انتخاب کنی، اما اگر سطح ویژه بالا مد نظر باشه MIL-101 و یا MOF-5 خوبه و یا PCNها، اگر نوع کریستال ماف مد نظر باشه ماف با کریستال هایی رشد یافته در یک جهت MOF-74 خوبه و IR-MOFها، البته با توجه به قدرت جذب بالای MIL-5۳و ماده ای که شما میخوای برای اون غشا رو طراحی کنی MIL-53 احتمالا خوب جواب بده, البته اگر پایداری شیمیایی و یا حرارتی و یا مکانیکی مد نظر باشه باید پایداری ماف رو بررسی کنید مثلا uio-66پایداری حرارتی و مکانیکی و شیمیایی خوبی داره و سطح ویژه خوبی هم داره و البته uio-66-NH2 هم داخل بحث پایداری فوق العاده ماف خوبیه, البته برای تبادل کاتیون باید مافی رو انتخاب کرد که درون ساختارش گروه های عاملی سولفید و از این قبیل گروه های آنیونی قوی وجود داشته باشه، احتمالا ماف شبیه MIL-53 که به جای لیگاند ترفتالیک اسید لیگاند اون روی حلقه بنزن یک گروه سولفید باشه خوبه و یا UIO-66که روی لیگاندش یک گروه آنیونی قوی باشه.
سلام.. ببخشید من میخام ماف ها رو در غشاهای تبادل یون ب کار ببرم ب منظور عبور یون های کاتیونی. ب نظرتون چه مافی موثر هست.. نظر به این که میخام ماف ب کار برده شده هم اب دوست باشه هم دیسپرسیتی خوبی تو غشای پلیمری داشته باشه. اگر راهنماییم کنید ممنون میشم
سلام با تشکر از کامت شما، ما فقط تخصصی برروی ZIF-8 کار کردیم، و با توجه به گستردگی این مواد اطلاع دقیقی در مورد کلیه MOF ها نداریم، ولی بعید میدونم که ZIF-8 برای کار شما مناسب باشه
ماف های با ویژگی های مختلف رو شما باید تست کنی، میتونی داخل مقالات بهترین MOF ها رو انتخاب کنی، اما اگر سطح ویژه بالا مد نظر باشه MIL-101 و یا MOF-5 خوبه و یا PCNها، اگر نوع کریستال ماف مد نظر باشه ماف با کریستال هایی رشد یافته در یک جهت MOF-74 خوبه و IR-MOFها، البته با توجه به قدرت جذب بالای MIL-5۳و ماده ای که شما میخوای برای اون غشا رو طراحی کنی MIL-53 احتمالا خوب جواب بده, البته اگر پایداری شیمیایی و یا حرارتی و یا مکانیکی مد نظر باشه باید پایداری ماف رو بررسی کنید مثلا uio-66پایداری حرارتی و مکانیکی و شیمیایی خوبی داره و سطح ویژه خوبی هم داره و البته uio-66-NH2 هم توی بحث تبادل کاتیون به دلیل وجود گروه آمین داخل ساختار و بحث پایداری فوق العاده ماف خوبیه.
سلام
برای پروژه بنده باید از mofای استفاده کنم که خاصیت آبدوستی بالایی داشته باشه روی سطح ناهمواری ایجاد کنه و مقاومت شیمیایی و مکانیکی و حرارتی خوبی داشته باشه میش کمکم کنید
با تشکر از نظر شما،
تنوع MOF ها خیلی زیاد هست ولی از نظر خواص مکانیکی و شیمیایی ZIF-8 یکی از بهترین MOF ها است که مساحت سطجی بسیار بالایی هم دارن ولی به کاربرد و محیطی که قرار هست استفاده بشه هم به شدت مربوط میشه
سلام ببخشید آیا میشه در تصفیه آب کارخانه ها ازشون استفاده کرد؟ الان کاربردش ن در این زمینه صنعتی هم شده؟
ممنونم خیلی کمکم کرد
چطور میتونم در مورد انتخاب mofمناسب برای پروژم مشورت کنم.؟
سلام و وقت بخیر و ممنونم از مطالبتان…بنده میخواهم روی ساخت MOF های حاوی پروفیرین کار کنم و پروتیین رو روی MOF سوار کنم…پروتیین مورد نظر باید چه خصوصیاتی داشته باشد؟یا چیزی مد نظرتان هست؟