Nøgleforskellen mellem zeolit og MOF er, at zeolit hovedsageligt er nyttig som katalysator, hvorimod MOF er ideel til støttestrukturer til katalyse eller kan fungere som katalysator.
Vi kan identificere zeolit- og metalorganiske rammer eller MOF'er som to almindelige porøse materialer med porer på henholdsvis mindre end 1 nanometer (som i zeolit) eller større end 1 nanometer (som i MOF'er).
Hvad er zeolit?
Zeolit er et mikroporøst aluminosilikatmineral. Det er hovedsageligt nyttigt som katalysator. I kommerciel skala er det nyttigt som adsorbent. Dette udtryk kom til berømmelse i 1756 efter forskning af den svenske mineralog Axel Fredrik Cronstedt. Han observerede produktionen af store mængder damp fra vand (som opstår inde i materialet gennem adsorption) ved hurtig opvarmning af et bestemt materiale indeholdende stilbit. Afhængigt af denne observation navngav denne videnskabsmand dette materiale zeolit, som har den græske betydning, "zeo"="at koge", og "lithos"="sten".
Figur 01: Thomsonite – en form for zeolitmineral
Zeolitstruktur
Der er en porøs struktur i zeolit, der kan associeres med en lang række kationer, herunder Na+, K+, Ca2+ og Mg2+. Disse er positivt ladede ioner, der kan holdes løst. Derfor kan disse ioner let udskiftes med andre ioner ved kontakt med en opløsning. Mineralmedlemmerne i zeolitgruppen omfatter analcim, chabazit, clinoptilolit, stilbit osv.
Figur 02: Mikroskopisk struktur af zeolit
Når man overvejer zeolits egenskaber, kan de naturligt forekommende former reagere med basisk grundvand. Desuden kan disse materialer blive krystalliseret i post-aflejringsmiljøer over en længere periode. Desuden forekommer de naturlige zeolitformer sjældent i ren tilstand. De er norm alt forurenet med andre mineraler, metaller, kvarts osv.
Hvad er MOF?
Metal-organiske rammer eller MOF'er er hybride porøse materialer, der består af både organiske og uorganiske grupper. Vi kan observere strukturen af disse materialer som krystallinsk og 3D i naturen, og den kan bruge en kombination af stive uorganiske grupper såsom metalioner eller metalliske klynger sammen med fleksible organiske linkerligander. Denne brug af både stive og fleksible grupper kan gøre det muligt for MOF'erne at få lang rækkevidde afstembare porer, som kan forbindes med en bred vifte af molekyler. Dette materiale kan undergå tunning, hvilket giver dem mulighed for at være selektive for den type molekyler, der kan trænge ind i deres porer.
MOF-struktur
Når vi nøje overvejer strukturen af MOF'erne, kan vi observere, at de uorganiske og organiske grupper er arrangeret på en specifik måde, der danner porerne. Strukturen af MOF'er opstår som et koordinationsnetværk af uorganiske noder. Disse noder har en tendens til at danne hjørnerne af disse porer, hvilket giver geometrisk stabilitet sammen med strukturel regelmæssighed. Desuden giver de organiske linkere, der forbinder noderne sammen, syntetisk alsidighed og modulær funktionalitet. Desuden kan vi se, at den samme struktur gentages i 3D-strukturen af MOF'er.
Hvad er forskellen mellem zeolit og MOF?
Selvom zeolit var muligheden som et porøst materiale i mange år, har udviklingen af andre materialer såsom metal-organiske rammer (MOF) og kovalente organiske rammer (COF) udfordret dets anvendelse på nuværende tidspunkt. Den vigtigste forskel mellem zeolit og MOF er, at zeolit hovedsageligt er nyttig som katalysator, mens MOF er ideel til støttestrukturer til katalyse, eller de kan selv fungere som katalysatorer. Desuden er porerne i zeolit mindre end 1 nanometer, hvorimod porerne i MOF er større end 1 nanometer.
Den følgende infografik opsummerer forskellen mellem zeolit og MOF i tabelform.
Opsummering – Zeolite vs MOF
Vi kan identificere zeolit- og metalorganiske rammer eller MOF'er som to almindelige porøse materialer med porer på henholdsvis mindre end 1 nanometer (som i zeolit) eller større end 1 nanometer (som i MOF'er). Den vigtigste forskel mellem zeolit og MOF er, at zeolit hovedsageligt er nyttig som katalysator, hvorimod MOF er ideel til støttestrukturer til katalyse, eller de kan selv fungere som katalysatorer.
