日本開發的新材料MOF受到世界關注
2021/10/13
日本研究人員等開發的新材料正要掌握脫碳的關鍵。開有無數微細小孔的金屬有機框架(MOF)1克的表面積有一個足球場那麼大,可以保存目標物質。雖然在保持水果新鮮度及製造半導體等方面已達到實用化,而其真正的應用領域是環保領域。全球正在研究將其用於回收二氧化碳及儲存脫碳燃料氫氣。
MOF 含碳有機分子和鋅、銅等金屬原子連接在一起,形成網格狀或蜂窩狀結構的物質。也被稱為多孔配位聚合物(PCP)。利用只需將有機分子和金屬混合在一起,分子就會自然聚集的「自組裝」現象組合而成。
具有可容納1~數個分子的空隙,可以包封特定的物質。只要改變金屬和有機分子的組合,就能調節孔洞的大小和性質,實現可包封目標物質的設計。
8月,來自美國西北大學的初創企業NuMat Technologies宣佈,將在「開發高效驟減碳排放的分離技術」上與住友化學合作。住友化學關注的是NuMat Technologies公司所擁有的設計MOF材料的技術。
MOF是內部開有無數微細小孔的多孔性材料的一種。也有的MOF 1克的表面積在7000平方米以上,相當於1個足球場。
在現有多孔性材料中,有用於冰箱除臭劑的活性炭及在工廠用於吸附有害物質等的沸石,而MOF的表面積更大,可以高效保存大量物質。除了物質的儲藏和分離外,還可以作為促進分子化學反應的「場地」使用。
充分利用MOF特點的産品已實現實用化。在全球走在前列的是來自英國貝爾法斯特女王大學的初創企業「MOF Technologies」(北愛爾蘭)。該公司2016年9月宣佈,推出保持水果新鮮度的MOF。在MOF中裝入抑制水果自己釋放、促進成熟的乙烯作用的物質,在銷售前防止水果腐爛。
2016年10月,NuMat Technologies也宣佈推出用來安全保管和運輸有毒氣體的MOF産品。可以在低於常壓下安全保存製造半導體製造不可或缺的有毒砷化合物及磷化合物等。
美國NuMat Technologies公司的MOF |
大型醫藥和化學企業德國默克相關企業已在國際上供應MOF,大型半導體廠商也在使用。原來要想在小容器中大量保存氣體,需要加壓到高壓,但有洩露風險。使用MOF,在低壓下也可以安全保存及運輸大量氣體。
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