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劍橋大學利用共混液態(tài)MOFs生產(chǎn)新型玻璃材料

2018-08-28 來源：賢集網(wǎng)

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【中玻網(wǎng)】金屬農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系骨架（MOFs）是由無機金屬中心與橋連的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系配體通過自組裝相互連接，形成的一類具有周期性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的結(jié)晶多孔材料。目前已知的MOF材料超過60,000種，大多數(shù)研究人員正致力于天然氣儲存材料的實驗和理論研究，包括二氧化碳的封存和氫氣的儲存，甚至用在沙漠中收集水。雖然迄今為止的研究主要集中在固態(tài)MOF上，但由于微晶粉末不能燒結(jié)，難以結(jié)構(gòu)化，工業(yè)上很難對其進行處理。

　　奇怪的是，通過觀察幾個熔融結(jié)晶MOF的結(jié)構(gòu)，及與其組成相同的液體，發(fā)現(xiàn)這些液體冷卻后會產(chǎn)生一系列新的氣體。與其人們熟知的晶體MOF相比，液態(tài)MOF所呈現(xiàn)的玻璃態(tài)較具新穎性，更引起早期人們對液態(tài)反應(yīng)性的研究，特別是液體MOF如何與另一種MOF組分相互作用。

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　　為了進一步研究，全部研究團隊利用一對晶體MOF（ZIF-4和ZIF-62），在加熱過程中用I22和I15-1光束線對其進行研究。其相關(guān)研究成果發(fā)表在Nature communications《自然通訊》雜志上，結(jié)果證明液態(tài)MOF可以與另一組分的MOF混合，形成可控的玻璃化轉(zhuǎn)變的MOF玻璃。

　　劍橋大學利用共混液態(tài)MOFs生產(chǎn)新型玻璃材料

　　時間分辨x射線衍射：a.ZIF-62在25°C至600°C時的溫度分辨WAXS（廣角X射線衍射）曲線；b.（ZIF-4-Co）（ZIF-62）（50/50）的相應(yīng)數(shù)據(jù)；c.（ZIF-4-Co）（ZIF-62）（50/50）的溫度分辨SAXS曲線；d.（ZIF-4-Co）（ZIF-62）（50/50）的溫度分辨體積分數(shù)分布。圖片來源：第三代同步輻射光源（Diamond Light Source）

　　利用新技術(shù)研究非晶相MOFs

　　劍橋大學的材料化學家Tom Bennett博士，其研究小組以非晶態(tài)MOF的合成、表征和應(yīng)用，特別是液態(tài)MOF和玻璃態(tài)MOF為研究方向。他的目的主要有兩個：豐富MOF研究多樣化，不再只對晶態(tài)進行研究；并深入探索該領(lǐng)域與玻璃、離子液體和聚合物的界面。在這項研究中，他的團隊在Diamond上進行原位變溫實驗來研究兩個結(jié)合在一起的MOF組分，并跟進其溫度變化。

　　針對兩個非晶MOF組分間的相互作用的研究十分復(fù)雜，需要利用新技術(shù)，研究小組之前就使用過I15-1光束線來獲得其材料的對分布函數(shù)（PDF），即單位體積內(nèi)兩個原子之間距離的分布函數(shù)，無論該材料是否為結(jié)晶。（一般用來比較粒子之間的分散程度,或者與對相互作用積分,得到總相互作用能。）

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