MOFs
金屬有機框架結構
Metal-Organic Frameworks
斬獲2025年諾貝爾化學獎
金屬有機框架材料（Metal-Organic Frameworks），簡稱MOFs，是一類由金屬離子或金屬簇與有機配體通過配位鍵自組裝形成的晶態多孔材料。在MOFs中，金屬離子或金屬簇充當節點，有機配體作為連接件，形成具有周期性的網絡結構。
它具有以下特性：
比表面積、孔隙率超高
結構可編輯
熱穩定性良好
MOFs的特性使其在廣泛領域中具備巨大的發展前景和潛力，如氣體的吸附與儲存、催化、藥物緩釋等。
例如，對于全球氣候變暖的現狀，依賴多孔材料的吸附性能對CO2進行吸附是一種代表性的方案，而MOFs作為一種比表面積、孔隙率超高的材料，同時具備良好的熱穩定性，在吸附CO2的應用領域展現了突出的優勢。
應用實例
采用飛馳Fritsch的Pulverisette 6行星式球磨機，能夠通過球磨的方法制備出具備優異CO2吸附性能的MOF，具備高比表面積，體現出優良的CO2吸附能力。
Pulverisette 6 行星式球磨機
參數：
設備
Pulverisette 6
轉速
500rpm
研磨時間
1h
研磨配件
45ml陶瓷研磨罐、球
研究中采用兩種方法進行MOF的制備，其中一種為上述所用機械化學（球磨）法，另一種為溶劑熱合成法。由此對兩者得到的結果進行對比分析。
結果分析
1、材料形貌
通過不同的合成方法，制備出了不同形態的MOF：
(a) 球磨條件下制備材料的SEM圖像；
(d) 溶劑熱合成法制備材料的SEM圖像
(b)、(c) 球磨條件下材料的TEM圖像；
(e)、(f) 溶劑熱合成法下材料的TEM圖像
從SEM圖像中可以觀測到，球磨條件下材料呈直桿狀，在電壓下發生一定程度的彎曲；溶劑熱合成法下的材料呈結晶體形狀。
另外，從(b)、(c)，(e)、(f)分別可以看到兩種方法得到的材料均具備與典型MOF結構符合的多孔結構。
2、結晶度
通過XRD圖像對2種方法得到成品進行檢測：
B：機械化學（球磨）法；L：溶劑熱合成法
其中，通過球磨方法得到的材料，衍射峰的強度更高，與溶劑熱合成法相比，具有更高結晶度。
高能球磨所提供的更加均勻的實際分散效果，有助于得到更加均勻的MOF結構，因此也具有更高的結晶度。
3、對CO2的吸附能力
CO2吸收
(mmol/g)
B：
機械化學
L：
溶劑熱合成
25 ℃，1bar
5.5
4.9
0 ℃，1bar
9.5
8.0
如表所示，通過機械化學（球磨）得到的MOF對CO2的吸附量，在25℃，1bar的條件下達到5.5mmol/g；在0℃，1bar的條件下達到9.5mmol/g。相比而言，使用溶劑熱合成法得到的MOF，吸附量較低。
4、小結
本次研究中，通過球磨的方法合成了滿足實際應用需求的MOF，與熱熔劑法所得材料相比，其擁有更高強度的MOF衍射峰、更高的CO2吸附量。
在制備方案上，用時更少（通常只需要幾分鐘到幾小時），同時無需更多條件輔助完成（如對反應混合物進行外部加熱或增加壓力），因此可以降低能耗與成本，是更為簡便、高效的制備方法，并且符合安全、促進可持續的化學工藝要求。
Fritsch 優勢
Pulverisette 6 經典型
可充惰性氣體
雙閥門設計實現惰性氣體的安全充入與排出，提供安全可靠的球磨環境
GTM實時監控
實現空氣壓力與溫度實時監測，樣品狀態盡在掌控
更多款式選擇
四罐、雙罐、微型款式可供選擇，滿足大量/微量處理、實現多種樣品同時研磨
可編程化操作
可編程、自動化功能，確保研磨的均一性、可重復性
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