ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

Phùng Thị Thu

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU QUANG
XÚC TÁC TRÊN CƠ SỞ TiO2 VÀ VẬT LIỆU KHUNG CƠ
KIM (MOF)

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – 2014


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

Phùng Thị Thu

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU QUANG
XÚC TÁC TRÊN CƠ SỞ TiO2 VÀ VẬT LIỆU KHUNG CƠ
KIM (MOF)
Chuyên ngành : Vật lý chất rắn
Mã số
: 60440104

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: HDC: TS. Nguyễn Thanh Bình

1.2.2.2.5 MOF làm vật liệu quang xúc tác ....................................................................... 29
1.2.3. Vật liệu MOF CuBTC ................................................................................................. 30
CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM .......................................................................................... 33
2.1. Quá trình thí nghiệm....................................................................................................... 33
2.1.1. Hóa chất và các thiết bị thí nghiệm........................................................................ 33
2.1.1.1. Hóa chất ........................................................................................................................ 33
1


Phùng Thị Thu

Luận văn thạc sĩ – ĐH KHTN

2.1.1.2. Thiết bị .......................................................................................................................... 33
2.1.2. Phƣơng pháp thí nghiệm............................................................................................ 33
2.1.3. Quy trình thí nghiệm ................................................................................................... 34
2.1.3.1. Chế tạo mẫu................................................................................................................. 34
2.1.3.2. Thực hiện phản ứng quang xúc tác .................................................................... 36
2.2. Các phép đo ........................................................................................................................ 37
2.2.1. Phép đo nhiễu xạ tia X (X-Ray)............................................................................... 37
2.2.2. Kính hiển vi điện tử quét (SEM) ............................................................................. 39
2.2.3. Phép đo phân tích nhiệt trọng lƣợng (TGA) ...................................................... 40
2.2.4. Phép đo phổ hồng ngoại ............................................................................................. 41
2.2.5. Phép đo phổ hấp thụ UV-vis ..................................................................................... 42
2.2.6. Phép đo diện tích bề mặt riêng BET...................................................................... 43
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN................................................................... 47
3.1.Phân tích các kết quả về tổng hợp vật liệu CuBTC và CuBTC@TiO 2 ......... 47
3.1.1 Thiết kế quy trình tổng hợp vật liệu quang xúc tác .......................................... 47
3.1.2. Ảnh hƣởng của nhiệt độ tổng hợp đến cấu trúc của vật liệu........................ 48
3.1.3. Ảnh hƣởng của điều kiện công nghệ đƣa tiền chất chứa Titan vào khung .... 54

1,4-Benzene Dicarboxylic Acid

MB

Methylene Blue (xanh methylen)

MOF

Metal-organic framework (khung cơ kim)

SBU

Secondary Building Units (đơn vị xây dựng thứ cấp)

SEM

Scanning Electron Microcospy (kính hiển vi điện tử quét)

TGA

Thermal Gravimetric Analysis (phân tích nhiệt trọng lượng)

3


Phùng Thị Thu

Luận văn thạc sĩ – ĐH KHTN

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Hình 2.1: Bình Autoclave và thiết bị gia nhiệt theo chu trình tự động theo thời gian và nhiệt độ tại
phòng Quang Hóa Điện Tử (Viện KHVL)…………………………………………………………34

4


Phùng Thị Thu

Luận văn thạc sĩ – ĐH KHTN

Hình 2.2: Sơ đồ biểu diễn quá trình chế tạo mẫu ............................................................................. 36
Hình 2.3: Hệ đèn chiếu Xenon-thủy ngân của phòng Quang Hóa Điện Tử..................................... 37
Hình 2.4 : Cấu tạo của thiết bị quan sát nhiễu xạ tia X (1)- Ống tia X, (2) – Đ u thu bức xạ, (3) –
Mẫu đo (4) – Giác kế đo góc........................................................................................................... 38
Hình 2.5: Thiết bị đo nhiễu xạ tia X thuộc viện Khoa Học Vật Liệu............................................... 39
Hình 2.6: Thiết bị đo kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường Hitachi S-4800của viện Khoa Học
Vật Liệu............................................................................................................................................ 39
Hình 2.7: Thiết bị đo phổ hồng ngoại của viện Kỹ Thuật Nhiệt Đới............................................... 42
Hình 2.8: Thiết bị đo phổ UV-vis của Viện Địa lý .......................................................................... 43
Hình 2.9. Các dạng đường đẳng nhiệt hấp phụ ................................................................................ 45
Hình 2.10: Thiết bị đo diện tích bề mặt riêng BET của viện Khoa Học Vật Liệu ........................... 46
Hình 3.1: Sơ đồ thiết kế tổng hợp vật liệu CuBTC@TiO2............................................................... 47
Hình 3.2: Phổ nhiễu xạ tia X của CuBTC thủy nhiệt ở 110 ......................................................... 48
Hình 3.3: Phổ Xray của các mẫu CuBTC@TiO 2 chế tạo ở các nhiệt độ khác nhau ........................ 49
Hình 3.4: Phổ X-ray của các mẫu CuBTC@TiO2 ở các nhiệt độ khác nhau từ 20 đến 70 ........... 49
Hình 3.5: Hình thái học của CuBTC (a) CuBTC@TiO2-90 110 140 tương ứng với hình (b), (c),
(d) ..................................................................................................................................................... 52
Hình 3.6: Giản đồ đo ph n tích nhiệt TGA của CuBTC .................................................................. 52
Hình 3.7: Phổ hồng ngoại của CuBTC và CuBTC@TiO2 ở các nhiệt độ khác nhau ...................... 53
Hình 3.8: Giản đồ nhiễu xạ X-ray của CuBTC@TiO 2-110 ở hai công nghệ chế tạo khác nhau .............. 54


Phùng Thị Thu

Luận văn thạc sĩ – ĐH KHTN

MỞ ĐẦU

Trong nhiều năm g n đ y, sự phát triển mạnh mẽ của các ngành kinh tế như
công nghiệp, nông nghiêp, các ngành nghề thủ công… trên thế giới cũng như ở Việt
Nam đã và đang đem lại sự thay đổi mạnh mẽ đời sống của người dân với chất
lượng cuộc sống ngày càng nâng cao. Tuy nhiên, bên cạnh những hoạt động tích
cực mà kinh tế mang lại vẫn tồn tại những ảnh hưởng không tốt đến cuộc sống và
xã hội loài người cũng như động – thực vật. Những ảnh hưởng này đã và đang g y
nên ô nhiễm không khí, ô nhiễm nguồn nước… do các chất thải công nghiệp và
lượng hóa chất sử dụng trong nông nghiệp thông qua các sản phẩm như thuốc trừ
sâu, phân bón, rác thải từ sinh hoạt. Ô nhiễm nguồn nước là một trong những vẫn đề
nghiêm trọng và cấp bách không chỉ ở một vài quốc gia mà trên toàn c u đang ngày
càng đe dọa đến cuộc sống và sức khỏe của chúng ta vì h u hết các sông, ngòi, ao
hồ ở trong các khu đô thị lớn đông d n cư bị ô nhiễm nặng nề. Đáng ch ý là sự tồn
tại của các hợp chất hữu cơ độc và khó bị phân hủy có khả năng tích lũy trong cơ
thể sinh vật và gây nhiễm độc cấp tính mãn tính cho cơ thể con người cũng như
sinh vật như: phenol các hợp chất của phenol, các loại thuốc nhuộm, Rhodamin…
Do vậy việc xử lý và loại bỏ các loại chất này là rất c n thiết và cấp bách trong thế
kỉ này. Do tính cấp thiết của vấn đề này mà vài thập kỉ g n đ y các nhà khoa học
trên thế giới đã và đang nghiên cứu thiết lập các quy trình công nghệ xử lý nguồn
nước ô nhiễm hoặc chế tạo các vật liệu để loại bỏ các chất độc hại trong nguồn
nước. Do vậy, nhiều phương pháp xử lý đã được ra đời điển hình như: phương
pháp hấp thụ phương pháp sinh học phương pháp oxi hóa khử phương pháp oxi
hóa nâng cao… Trong các phương pháp trên phương pháp oxi hóa n ng cao có
nhiều ưu điểm nổi trội như hiệu quả xử lý cao, khả năng khoáng hóa hoàn toàn các

liệu khung cơ kim xuất phát từ cấu trúc khung rỗng nên cấu tr c cũng như tính chất
vật lý của nó có thể thay đổi hoàn toàn phụ thuộc vào sự có mặt của các phân tử
được hấp thụ trong khung, cả kể tính chất quang xúc tác cũng vậy. Vì vậy để phát
huy những đặc tính hấp dẫn của vật liệu MOF và làm tăng khả năng x c tác của vật
liệu TiO2 tôi kết hợp giữa TiO2 và MOF để tạo nên vật liệu quang xúc tác mới có
khă năng ph n hủy chất màu tốt, trong luận văn này tôi sử dụng chất màu điển hình
là xanh methylene (methylene blue-MB). Vì vậy, dựa trên những cơ sở khoa học và
thực tiễn tôi đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp vật liệu quang xúc tác trên
cơ sở TiO2 và vật liệu khung cơ kim (MOF)”.
8


Phùng Thị Thu

Luận văn thạc sĩ – ĐH KHTN

Nội dung của luận văn gồm ba chương.
 Chƣơng 1: Tổng quan
Giới thiệu phản ứng quang xúc tác, giới thiệu về vật liệu TiO2 và giới thiệu về
đặc điểm và tính chất của vật liệu khung lai kim loại hữu cơ.
 Chƣơng 2: Thực nghiệm
Trình bày các phương pháp kỹ thuật dùng để chế tạo và khảo sát đặc điểm,
tính chất, cấu trúc hình học của vật liệu quang x c tác trên cơ sở TiO2 và vật liệu
khung cơ kim.
 Chƣơng 3: Kết quả và thảo luận
Ph n tích đánh giá các kết quả thu được từ các phép đo X-ray, SEM, hồng ngoại,
UV-vis đo diện tích bề mặt BET đo phân tích nhiệt TGA. Từ đó, rút ra các kết luận và
đánh giá khả năng thành công trong việc chế tạo vật liệu quang xúc tác mới.
Cuối cùng, kết luận và tài liệu tham khảo.


thái cơ bản sang trạng thái kích thích với sự chuyển mức năng lượng của electron.
(4)- Phản ứng quang hóa được chia làm 2 giai đoạn nhỏ: Phản ứng quang hóa
sơ cấp trong đó các phân tử bị kích thích (các phân tử chất bán dẫn) tham gia trực
tiếp vào phản ứng với các chất bị hấp phụ. Phản ứng quang hóa thứ cấp, còn gọi là
giai đoạn phản ứng “tối” hay phản ứng nhiệt đó là giai đoạn phản ứng của các sản
phẩm thuộc giai đoạn sơ cấp.
10


Phùng Thị Thu

Luận văn thạc sĩ – ĐH KHTN

(5)- Nhả hấp phụ các sản phẩm.
(6)- Khuếch tán các sản phẩm vào pha khí hoặc lỏng.
Tại giai đoạn 3, phản ứng xúc tác quang hoá khác phản ứng xúc tác truyền
thống ở cách hoạt hoá xúc tác. Trong phản ứng xúc tác truyền thống x c tác được
hoạt hoá bởi năng lượng nhiệt còn trong phản ứng x c tác quang hoá x c tác được
hoạt hoá bởi sự hấp thụ quang năng ánh sáng.
Điều kiện để một chất có khả năng xúc tác quang.
- Có hoạt tính quang hoá.
- Có năng lượng vùng cấm thích hợp để hấp thụ ánh sáng tử ngoại hoặc ánh
sáng nhìn thấy.
Quá trình đ u tiên của quá trình xúc tác quang dị thể phân hủy các chất hữu cơ
và vô cơ bằng chất bán dẫn (Semiconductor) là sự sinh ra của cặp điện tử - lỗ trống
trong chất bán dẫn. Có rất nhiều chất bán dẫn khác nhau được sử dụng làm chất xúc
tác quang như: TiO2 ZnO ZnS CdS… Khi được chiếu sáng có năng lượng photon
(hυ) thích hợp, bằng hoặc lớn hơn năng lượng vùng cấm Eg (hv ≥ Eg), thì sẽ tạo ra
các cặp electron (e-) và lỗ trống (h+). Các electron được chuyển lên vùng dẫn (quang
electron), còn các lỗ trống ở lại vùng hoá trị. Các phân tử của chất tham gia phản

Titan đioxit TiO2 là một loại vật liệu rất phổ biến trong cuộc sống hàng ngày
của ch ng ta. Ch ng được sử dụng nhiều trong việc pha chế tạo màu sơn màu men
mỹ phẩm và cả trong thực phẩm. Ngày nay lượng TiO2 được tiêu thụ hàng năm lên
tới hơn 3 triệu tấn. Không những thế TiO2 còn được biết đến trong vai trò của một
chất xúc tác quang hóa.
Tinh thể TiO2 có nhiều dạng thù hình trong đó có 3 dạng thù hình chính là:
rutile, anatase, brookite [2]. Trong đó rutile là dạng bền phổ biến nhất của TiO 2, có
mạng lưới tứ phương trong đó mỗi ion Ti4+ được 2 ion O2- bao quanh kiểu bát diện,
đ y là kiến tr c điển hình của hợp chất có công thức MX2. Anatase và brookite là
các dạng giả bền và chuyển thành rutile khi nung nóng. Tất cả các dạng tinh thể đó
của TiO2 tồn tại trong tự nhiên như là các khoáng, nhưng chỉ có rutile và anatase ở

12


Phùng Thị Thu

Luận văn thạc sĩ – ĐH KHTN

dạng đơn tinh thể là được tổng hợp ở nhiệt độ thấp. Hai pha này cũng được sử dụng
trong thực tế làm chất màu, chất độn, chất xúc tác... [1, 2].

Hình 1.2: Cấu trúc tinh thể các dạng thù hình của TiO2
Các pha khác (kể cả pha ở áp suất cao) chẳng hạn như brookite cũng quan
trọng về mặt ứng dụng, tuy vậy brookite bị hạn chế bởi việc điều chế brookite sạch
không lẫn rutile hoặc anatase là điều khó khăn. Bảng 1 cung cấp một số các thông
số vật lý của TiO2 rutile và TiO2 anatase.
Bảng 1.1: Một số thông số vật lý của ruitle and anatase.
Các thông số


2.75

2.54

Độ rộng vùng cấm

3.05

3.25

Thông số
mạng

Nhiệt độ nóng chảy

1830 1850

Ở nhiệt độ cao chuyển
thành rutile

Cấu trúc mạng lưới tinh thể của rutile anatase và brookite đều được xây dựng
từ các đa diện phối trí tám mặt (octahedra) TiO6 nối với nhau qua cạnh hoặc qua
đỉnh oxi chung. Mỗi ion Ti4+ được bao quanh bởi tám mặt tạo bởi sáu ion O2-. Các
13


Phùng Thị Thu

Luận văn thạc sĩ – ĐH KHTN



Khi pha tạp chất điện trở của màng TiO2 giảm đáng kể vì khi đó tạp chất đóng
vai trò là tâm donor và aceptor làm số hạt tải điện tăng mạnh và năng lượng Ea
giảm rõ rệt ở nhiệt độ phòng.
• Tính chất từ của TiO2
TiO2 tinh khiết không có từ tính. Khi pha tạp Co, Fe, V thì TiO2 thể hiện tính
sắt từ ở nhiệt độ phòng. Tính chất từ của TiO2 pha tạp phụ thuộc vào loại tạp chất,
nồng độ pha tạp và điều kiện hình thành tinh thể.
• Tính nhạy khí của TiO2
Vật liệu TiO2 có khả năng thay đổi độ dẫn điện khi hấp thụ một số khí như CO,
CH4, NH3 hơi ẩm… Vì vậy, dựa trên sự thay đổi điện trở của màng sẽ xác định
được loại khí và nồng độ khí. Do đó TiO2 đang được nghiên cứu để làm cảm biến
khí.
Tính chất hóa học của TiO2
Ở điều kiện bình thường TiO2 là chất trơ về mặt hóa học, không phản ứng với
nước axit vô cơ loãng, kiềm, và các axit hữu cơ khác.
TiO2 tan không đáng kể trong các dung dịch kiềm.
TiO2 + 2 NaOH → Na2TiO3 + H2O
TiO2 tác dụng với HF
TiO2 + HF → H2TiF3 + H2O
TiO2 bị khử về các oxit thấp hơn
2 TiO2 + H2 → Ti2O3 + H2O (nhiệt độ 1000°C)
2 TiO2 + CO → Ti2O3 + CO2 (nhiệt độ 800°C)
TiO2 phản ứng với muối cacbonat
TiO2 + MCO3 → MTiO3 + CO2 (nhiệt độ 800 đến 1000°C)
Với M: Ca, Mg, Ba, Sr
TiO2 phản ứng với oxit kim loại
TiO2 + MO → MTiO3 (nhiệt độ 1200 đến 1300°C)
Với M: Pb, Mn, Fe, Co


rutile là: dạng anatase có khả năng khử O2 thành O2- còn rutile thì không. Do đó
TiO2 anatase có khả năng nhận đồng thời oxy và hơi nước từ không khí cùng ánh

16


Phùng Thị Thu

Luận văn thạc sĩ – ĐH KHTN

sáng để ph n hủy các hợp chất hữu cơ. Tinh thể TiO2 anatase dưới tác dụng của ánh
sáng tử ngoại đóng vai trò như một c u nối trung chuyển điện tử từ H2O sang O2,
chuyển hai chất này thành dạng O2- và OH* là hai dạng có hoạt tính oxi hóa cao có
khả năng ph n hủy chất hữu cơ thành nước và cacbonic [2].

Hình 1.4: Cơ chế quang xúc tác của TiO2
1.2. Vật liệu khung cơ kim (metal organic framework)
1.2.1. Giới thiệu
Trong nhiều thập kỉ qua các nghiên cứu đã chỉ ra, vật liệu xốp được ứng dụng
rộng rãi trong quá trình lưu giữ khí, hấp phụ, tách, xúc tác, dự trữ và phân phối
thuốc và làm khuôn để chế tạo các loại vật liệu thấp chiều. Các vật liệu xốp truyền
thống thường được nghiên cứu hoặc là vô cơ hoặc là hữu cơ. Trong đó vật liệu hữu
cơ xốp phổ biến là các bon hoạt tính, chúng có diện tích bề mặt lớn và khả năng hấp
thụ cao, tuy nhiên chúng lại không có cấu trúc trật tự. Trong khi đó các vật liệu vô
cơ xốp lại có cấu trúc trật tự cao (như zeolites) nhưng khung của chúng lại dễ dàng
bị sụp đổ và không đa dạng. Vì vậy để kết hợp các tính chất tốt của vật liệu xốp
hữu cơ và vô cơ vật liệu lai vô cơ và hữu cơ được hình thành và được biết đến là
vật liệu khung cơ kim (MOF = metal organic framework). Như vậy đ y là một loại
vật liệu mới, với nhiều đặc tính hấp dẫn như: diện tích bề mặt riêng lớn, bền, khả
năng hấp phụ lớn và có cấu trúc trật tự cao... [16].

Phùng Thị Thu

Luận văn thạc sĩ – ĐH KHTN

cơ của các ion kim loại hoặc cụm (Cluster) các ion kim loại ch ng được gọi là đơn
vị xây dựng thứ cấp (Secondary Building Units -SBU) được trình bày trong hình
1.6.

Các SBUs vô cơ

Các SBUs hữu cơ

Hình 1.6: Ví dụ về các đơn vị xây dựng thứ cấp SBUs

Hình 1.7: Ví dụ về sự kết hợp của ion kim loại với ligand hữu cơ khác nhau
Khái niệm SBU đã được nhóm nghiên cứu của GS. Yaghi đưa ra nhằm mô tả
các cấu trúc của MOF một cách đơn giản hơn. Sự ra đời của đơn vị xây dựng SBU
tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình nghiên cứu, dựa vào đơn vị xây dựng đơn vị
thứ cấp SBU, có thể tiên đoán được cấu trúc hình học của vật liệu tổng hợp [16], từ
19


Phùng Thị Thu

Luận văn thạc sĩ – ĐH KHTN

đó thiết kế và tổng hợp các loại vật liệu MOF mới có cấu trúc và độ xốp cao. Tương
tự như yêu c u trong tổng hợp vật liệu polyme các đơn vị cơ sở hình thành nên
MOF phải có cấu tạo sao cho có thể mở rộng mạng không gian thông qua các liên
kết nhiều chiều, chính vì vậy các ligand hữu cơ phải là các phân tử đa nhóm chức

Hình 1.8: Đồ thị miêu tả diện tích bề mặt riêng của vật liệu
Ngoài ra, một đặc tính nổi bật khác của MOF là tính bền nhiệt. Cấu trúc của
vật liệu này bền ở nhiệt độ tương đối trong khoảng từ 300 C đến 400 . So với các
vật liệu vô cơ oxit kim loại…thì MOF là loại vật liệu bền vững ở nhiệt độ thấp hơn
do sự khác nhau về năng lượng liên kết hình thành vật liệu: Liên kết phối trí so với
với các liên kết ion, liên kết đồng hóa trị....Tuy nhiên với độ bền nhiệt này, vật liệu
MOF đã hoàn toàn có thể sử dụng được trong nhiều lĩnh vực thông thường của đời
sống với khoảng hoạt động của nhiệt độ dưới 300 . Phương pháp phổ biến nhất để
kiểm tra sự ổn định của vật liệu MOF trong trường hợp chúng không chứa các phân
tử ngoại lai (guest) là dựa trên phép đo nhiễu xạ tia X (XRD) các mẫu bột sau khi
được nung nóng giải hấp, kết quả đo sẽ được đối chiếu với các kết quả mô hình tính
toán của cấu trúc của chúng. Mặt khác có thể theo dõi quá trình bền nhiệt bằng phép
đo ph n tích nhiệt trọng lượng (thermal gravimetric analysis - TGA), sự bền nhiệt sẽ
duy trì ở các nhiệt độ tại đó sự giảm trọng lượng của mẫu là không đáng kể do giải
hấp phân tử khách, trên một nhiệt độ nhất định sẽ có sự phá hủy cấu trúc thể hiện
qua sự mất trọng lượng rõ rệt.
Với các đặc tính nổi trội của vật liệu hấp phụ cấu tr c nano như trên MOF có
tiềm năng sử dụng rất lớn trong các lĩnh vực liên quan như: X c tác lưu trữ khí
21


Phùng Thị Thu

Luận văn thạc sĩ – ĐH KHTN

năng lượng H2, CH4, phân tách làm sạch hỗn hợp khí…Ngoài ra do tính đa dạng
của tổng hợp hữu cơ người ta có thể lựa chọn các loại ligand khác nhau, kết hợp
với các nút kim loại khác nhau để chế tạo ra các cấu trúc MOF rất phong phú cho
các mục đích ứng dụng khác nhau. Ví dụ: để thay đổi kích thước lỗ rỗng người ta có
thể thay đổi chiều dài mạch phân tử ligand để tăng khả năng lưu trữ khí nhờ chế tạo


ảnh hưởng đến môi trường trước đ y người ta đã dùng màng chuyên dụng để hấp
thụ CO2 sau đó CO2 được sục vào dung dịch amine. Dung dịch amine này được gia
nhiệt để giải hấp phụ và CO2 được tách ra sau đó nó được chôn xuống đất hoặc
dùng CO2 cho các mục đích khác nhau. Tuy nhiên, chi phí cho quá trình này khá tốn
kém. Nhóm GS. Yaghi đã nghiên cứu khả năng hấp phụ CO2 tại nhiệt độ phòng của
các MOFs khác nhau. Kết quả cho thấy MOF-177 có thể chứa 33.5 mmol/g CO2 tại
nhiệt độ phòng và áp suất chấp nhận được. Tại áp suất 35 bar, một thùng chứa
MOF-177 có thể chứa gấp 9 l n lượng CO2 thùng không chứa chất hấp phụ (Hình
1.9).

Hình 1.9: Khả năng lưu trữ CO2 của MOF-177
Do đặc tính siêu hấp phụ MOF được dùng làm vật liệu tách lọc khí. Một hỗn
hợp các khí trơ có thể được tách lọc riêng biệt khi cho hấp phụ liên tục qua vật liệu
MOF tâm kim loại đồng CuBTC tổng hợp bằng phương pháp điện hóa. Một số vật
liệu MOF có tâm kim loại chưa bão hòa liên kết phối trí (MOF-74, MOF-199), và
vật liệu chứa nhóm chức amin (IRMOF-3) đã cho thấy khả năng hấp thụ rất hiệu
quả phụ các chất gây ô nhiễm bao gồm SO2, NH3, Cl2, C6H6 và CH2Cl2.
Hiện nay các nghiên cứu nhằm ứng dụng MOF làm vật liệu chứa khí hydro,
metan…dùng làm nguồn năng lượng tái tạo, nghiên cứu ứng dụng MOF dùng làm vật
liệu bắt giữ khí thải, làm sạch môi trường đang là hướng nghiên cứu chính dành được
nhiều sự quan tâm nhất đặc biệt là tại các phòng thí nghiệm tiên tiến trên thế giới.
1.2.2.2.2 MOF làm vật liệu xúc tác
Các nghiên cứu trong hơn 10 năm qua đã cho thấy việc sử dụng các vật liệu
MOF làm chất xúc tác rắn là đặc biệt thú vị bởi vì kích thước lỗ rỗng và chức năng
của khung cơ kim có thể được điều chỉnh được trong một phạm vi rộng thích hợp
23