ZIFモレキュラーシーブの比表面積と細孔径分布の特性評価

金属有機骨格 (MOF) のサブクラスとしてのゼオライト イミダゾリウム骨格 (ZIF) 材料は、無機ゼオライトの高い安定性と、MOF 材料の高い比表面積、高い気孔率、および調整可能な細孔サイズを組み合わせており、さまざまな用途に適用できます。したがって、ZIF とその誘導体は、触媒作用、吸着と分離、電気化学、バイオセンサー、生物医学、および応用の見通しが良好なその他の分野での使用に大きな可能性を秘めています。

以下は、CIQTEK EASY- V シリーズ比表面積および細孔径分析装置を使用した ZIF モレキュラーシーブの特性評価のケーススタディです。図3左に示すように、このZIFモレキュラーシーブの比表面積は857.63m ² /gです。この材料は反応性物質の拡散に有利な大きな比表面積を持っています。N _{2の吸着および脱着等温線 (図 3、右) から、低分圧領域 (P/P 0} < 0.1)で吸着が急激に増加していることがわかります。これは充填に起因すると考えられます。これは、材料中に一定量の微小孔構造が存在することを示しており、約 0.40 ～ 0.99 の P/P ₀の範囲内にヒステリシス ループがあり、この ZIF に豊富なメソ多孔構造があることを示唆しています。モレキュラーシーブ。SF 細孔サイズ分布グラフ (図 4、左) は、このサンプルの最も利用可能な細孔サイズが 0.56 nm であることを示しています。この ZIF モレキュラーシーブの総細孔容積は 0.97 cm ³ /g、微孔容積は 0.64 cm ³ /g で、66% が細孔であり、微孔構造によりサンプルの比表面積が大幅に増加しますが、モレキュラーシーブは細孔径が小さいため、特定の条件下では触媒活性が制限されます。ただし、特定の条件下では、細孔径が小さいと触媒反応の拡散速度が制限され、モレキュラーシーブ触媒の性能が制限されますが、メソポーラス構造は明らかにマイクロポーラス構造のこの欠陥を補うことができるため、構造マイクロポーラスとメソポーラスの組み合わせにより、単一細孔を備えた従来のモレキュラーシーブの物質移動能力の制限の問題を効果的に解決できます。  

図 1 ZIF モレキュラーシーブの比表面積試験結果 (左) と N ₂吸脱着等温線 (右)

図2 ZIFモレキュラーシーブのSF-細孔径分布（左）とNLDFT-細孔径分布（右）