Kluczowa różnica między zeolitem a MOF polega na tym, że zeolit jest głównie użyteczny jako katalizator, podczas gdy MOF jest idealny do struktur nośnych do katalizy lub może działać jako katalizator.
Możemy zidentyfikować zeolitowe i metaloorganiczne szkielety lub MOFy jako dwa powszechne materiały porowate o porach mniejszych niż 1 nanometr (jak w zeolicie) lub większych niż 1 nanometr (jak w MOF).
Co to jest zeolit?
Zeolit to mikroporowaty minerał glinokrzemianowy. Przydaje się głównie jako katalizator. Na skalę przemysłową jest przydatny jako adsorbent. Termin ten zyskał sławę w 1756 roku po badaniach szwedzkiego mineraloga Axela Fredrika Cronstedta. Zaobserwował wytwarzanie dużych ilości pary z wody (która zachodzi wewnątrz materiału poprzez adsorpcję) po szybkim podgrzaniu określonego materiału zawierającego stylbit. W zależności od tej obserwacji, naukowiec ten nazwał ten materiał zeolitem, co ma greckie znaczenie, „zeo”=„gotować” i „lithos”=„kamień”.
Rysunek 01: Thomsonite – forma minerału zeolitu
Struktura zeolitu
W zeolicie występuje porowata struktura, która może wiązać się z szeroką gamą kationów, w tym Na+, K+, Ca2+ i Mg2+. Są to jony naładowane dodatnio, które mogą być luźno trzymane. Dlatego te jony można łatwo wymienić na inne jony w kontakcie z roztworem. Składniki mineralne w grupie zeolitów obejmują analcym, chabazyt, klinoptylolit, stylbit itp.
Rysunek 02: Mikroskopowa struktura zeolitu
Rozważając właściwości zeolitu, naturalnie występujące formy mogą reagować z alkaliczną wodą gruntową. Co więcej, materiały te mogą krystalizować w środowiskach po osadzeniu przez długi czas. Ponadto naturalne formy zeolitów rzadko występują w stanie czystym. Zwykle są zanieczyszczone innymi minerałami, metalami, kwarcem itp.
Co to jest MOF?
Metalowo-organiczne szkielety lub MOF to hybrydowe materiały porowate składające się zarówno z grup organicznych, jak i nieorganicznych. Możemy zaobserwować strukturę tych materiałów jako krystaliczną i trójwymiarową i może wykorzystywać kombinację sztywnych grup nieorganicznych, takich jak jony metali lub klastry metaliczne, wraz z elastycznymi organicznymi ligandami łącznikowymi. Takie zastosowanie zarówno sztywnych, jak i elastycznych grup może umożliwić MOF uzyskanie przestrajalnych porów dalekiego zasięgu, które mogą łączyć się z szeroką gamą cząsteczek. Materiał ten może podlegać dostrajaniu, co pozwala mu być selektywnym pod względem rodzaju cząsteczek, które mogą dostać się do jego porów.
Struktura MOF
Przyglądając się bliżej strukturze MOF, możemy zaobserwować, że grupy nieorganiczne i organiczne są ułożone w specyficzny sposób tworząc pory. Struktura MOF występuje jako sieć koordynacyjna węzłów nieorganicznych. Węzły te mają tendencję do tworzenia naroży tych porów, zapewniając stabilność geometryczną wraz z regularnością strukturalną. Co więcej, organiczne linkery, które łączą węzły razem, zapewniają syntetyczną wszechstronność i modułową funkcjonalność. Ponadto widzimy, że ta sama struktura powtarza się w strukturze 3D MOF.
Jaka jest różnica między zeolitem a MOF?
Chociaż zeolit był przez wiele lat opcją jako materiał porowaty, rozwój innych materiałów, takich jak struktury metaloorganiczne (MOF) i struktury kowalencyjne organiczne (COF) podważyły jego obecne zastosowanie. Kluczową różnicą między zeolitem a MOF jest to, że zeolit jest głównie użyteczny jako katalizator, podczas gdy MOF jest idealny do struktur nośnych do katalizy lub mogą same działać jako katalizatory. Co więcej, pory w zeolicie są mniejsze niż 1 nanometr, podczas gdy pory w MOF są większe niż 1 nanometr.
Poniższa infografika podsumowuje różnicę między zeolitem a MOF w formie tabelarycznej.
Podsumowanie – Zeolit kontra MOF
Możemy zidentyfikować zeolitowe i metaloorganiczne szkielety lub MOF jako dwa powszechne materiały porowate o porach odpowiednio mniejszych niż 1 nanometr (jak w zeolicie) lub większych niż 1 nanometr (jak w MOF). Kluczową różnicą między zeolitem a MOF jest to, że zeolit jest głównie użyteczny jako katalizator, podczas gdy MOF jest idealny do struktur nośnych do katalizy lub może sam działać jako katalizator.
