Những cách nhanh hơn để tạo vật liệu mao quản: vi sóng và nghiền bi
Đã cập nhật: 2 giờ trước
Một vật liệu đầy hứa hẹn chỉ hữu ích khi có thể được sản xuất trong thực tế. Khung hữu cơ kim loại (MOF), những tinh thể chứa đầy lỗ xốp nhỏ, thường được tạo ra bằng cách gia nhiệt nguyên liệu trong dung môi hữu cơ. Trong một nghiên cứu của chính chúng tôi, bước này mất 20 giờ ở 110 °C.
Gia nhiệt lâu vừa tốn năng lượng vừa hạn chế lượng vật liệu có thể sản xuất. Vì vậy, chúng tôi đã thử nghiệm những phương án nhanh hơn.
Vi sóng
Gia nhiệt bằng vi sóng có thể thay đổi đáng kể tốc độ hình thành tinh thể. Chúng tôi dùng nó với phản ứng trong môi trường nước để tạo ra một họ MOF bền trong nước, dùng để bắt giữ carbon dioxide và hydro sunfua, không cần dung môi hữu cơ độc hại.
Kết quả tốt nhất đạt được sau 30 phút ở 100 °C. Vật liệu tốt nhất có diện tích bề mặt bên trong 1.877 mét vuông trên mỗi gam, tương đương khoảng bảy sân quần vợt.
Nghiền bi
Nghiền bi đi theo một hướng khác. Thay vì gia nhiệt nhiều giờ, phương pháp này nghiền các nguyên liệu với nhau trong máy nghiền, và năng lượng cơ học thúc đẩy phản ứng.
Dùng phương pháp thống kê để tìm điều kiện tốt nhất, chúng tôi đã tạo ra một MOF trên nền đồng chỉ trong vài phút. Quá trình này dùng chưa đến 2% năng lượng so với phương pháp thông thường. Vật liệu lưu trữ được lượng hydro bằng 3,2% khối lượng của nó ở 20 bar và 77 K, gần với vật liệu tạo theo cách thông thường.
Vì sao điều này quan trọng
Tốc độ và mức tiêu thụ năng lượng ảnh hưởng đến cả chi phí lẫn tác động môi trường của vật liệu. Các phương pháp nhanh hơn có thể giúp những vật liệu này trở nên thực tế hơn, dù vẫn cần chứng minh khả năng mở rộng quy mô một cách ổn định.
Bình luận