Klíčový rozdíl mezi zeolitem a MOF je ten, že zeolit je užitečný hlavně jako katalyzátor, zatímco MOF je ideální pro podpůrné struktury pro katalýzu nebo může fungovat jako katalyzátor.
Zeolit a kovové organické struktury neboli MOF můžeme identifikovat jako dva běžné porézní materiály, které mají póry menší než 1 nanometr (jako u zeolitu) nebo větší než 1 nanometr (jako u MOF).
Co je to zeolit?
Zeolit je mikroporézní hlinitokřemičitanový minerál. Hodí se hlavně jako katalyzátor. V komerčním měřítku je užitečný jako adsorbent. Tento termín se proslavil v roce 1756 po výzkumu švédského mineraloga Axela Fredrika Cronstedta. Pozoroval produkci velkého množství páry z vody (která vzniká uvnitř materiálu adsorpcí) při rychlém zahřátí konkrétního materiálu obsahujícího stilbit. V závislosti na tomto pozorování tento vědec pojmenoval tento materiál zeolit, což má řecký význam, „zeo“=„vařit“a „lithos“=„kámen“.
Obrázek 01: Thomsonit – forma zeolitového minerálu
Struktura zeolitu
V zeolitu je porézní struktura, která se může asociovat s širokou škálou kationtů, včetně Na+, K+, Ca2+ a Mg2+. Jedná se o kladně nabité ionty, které lze volně držet. Proto mohou být tyto ionty po kontaktu s roztokem snadno vyměněny za jiné ionty. Mezi minerální členy ve skupině zeolitů patří analcim, chabazit, klinoptilolit, stilbit atd.
Obrázek 02: Mikroskopická struktura zeolitu
Při zvažování vlastností zeolitu mohou přirozeně se vyskytující formy reagovat s alkalickou podzemní vodou. Navíc tyto materiály mohou krystalizovat v postdepozičních prostředích po dlouhou dobu. Kromě toho se přírodní zeolitové formy zřídka vyskytují v čistém stavu. Obvykle jsou kontaminovány jinými minerály, kovy, křemenem atd.
Co je MOF?
Metal-organic frameworks neboli MOF jsou hybridní porézní materiály sestávající z organických i anorganických skupin. Strukturu těchto materiálů můžeme pozorovat jako krystalickou a 3D v přírodě a může využívat kombinaci tuhých anorganických skupin, jako jsou kovové ionty nebo kovové klastry, spolu s flexibilními organickými linkerovými ligandy. Toto použití tuhých i flexibilních skupin může umožnit MOF získat laditelné póry s dlouhým dosahem, které se mohou spojovat s širokou škálou molekul. Tento materiál může projít laděním, což jim umožňuje být selektivní pro typ molekul, které mohou vstupovat do jejich pórů.
Struktura MOF
Když se podrobně zamyslíme nad strukturou MOF, můžeme pozorovat, že anorganické a organické skupiny jsou uspořádány specifickým způsobem a vytvářejí póry. Struktura MOF se vyskytuje jako koordinační síť anorganických uzlů. Tyto uzly mají tendenci tvořit rohy těchto pórů, které poskytují geometrickou stabilitu spolu se strukturální pravidelností. Navíc organické linkery, které spojují uzly dohromady, poskytují syntetickou všestrannost a modulární funkčnost. Dále můžeme vidět, že stejná struktura se opakuje ve 3D struktuře MOF.
Jaký je rozdíl mezi zeolitem a MOF?
Přestože zeolit byl jako porézní materiál po mnoho let alternativou, vývoj dalších materiálů, jako jsou kovové-organické struktury (MOF) a kovalentní organické struktury (COF), v současnosti zpochybnil jeho použití. Klíčový rozdíl mezi zeolitem a MOF je v tom, že zeolit je užitečný hlavně jako katalyzátor, zatímco MOF je ideální pro podpůrné struktury pro katalýzu, nebo mohou fungovat jako katalyzátory samotné. Kromě toho jsou póry v zeolitu menší než 1 nanometr, zatímco póry v MOF jsou větší než 1 nanometr.
Následující infografika shrnuje rozdíl mezi zeolitem a MOF ve formě tabulky.
Shrnutí – Zeolit vs MOF
Zeolit a kovové organické kostry nebo MOF můžeme identifikovat jako dva běžné porézní materiály, které mají póry menší než 1 nanometr (jako u zeolitu) nebo větší než 1 nanometr (jako u MOF). Klíčový rozdíl mezi zeolitem a MOF je v tom, že zeolit je užitečný hlavně jako katalyzátor, zatímco MOF je ideální pro podpůrné struktury pro katalýzu nebo mohou fungovat jako katalyzátory samotné.
