Caractérisation de la surface spécifique et de la distribution de la taille des pores des tamis moléculaires ZIF

Les matériaux à squelette zéolitique imidazolium (ZIF) en tant que sous-classe de squelettes métallo-organiques (MOF), les matériaux ZIF combinent la haute stabilité des zéolites inorganiques et la surface spécifique élevée, la porosité élevée et la taille des pores réglables des matériaux MOF, qui peuvent être appliqués à des processus catalytiques et de séparation efficaces, de sorte que les ZIF et leurs dérivés ont un bon potentiel d'utilisation dans la catalyse, l'adsorption et la séparation, l'électrochimie, les biocapteurs et la biomédecine et dans d'autres domaines offrant de bonnes perspectives d'application.

Ce qui suit est une étude de cas de la caractérisation des tamis moléculaires ZIF à l’aide de l’analyseur de surface spécifique et de taille de pores de la série CIQTEK EASY- V . Comme le montre la figure 3 à gauche, la surface spécifique de ce tamis moléculaire ZIF est de 857,63 m2 ^/ g. Le matériau présente une grande surface spécifique favorable à la diffusion de substances réactives. À partir des isothermes d'adsorption et de désorption de N ₂ (Fig. 3, à droite), on peut voir qu'il y a une forte augmentation de l'adsorption dans la région des basses pressions partielles (P/P ₀ < 0,1), attribuée au remplissage. de micropores, indiquant qu'il y a une certaine quantité de structure microporeuse dans le matériau, et il y a une boucle d'hystérésis dans la plage de P/P ₀ d'environ 0,40 à 0,99, ce qui suggère qu'il y a une abondance de structure mésoporeuse dans ce ZIF tamis moléculaire. Le graphique de distribution de la taille des pores SF (Fig. 4, à gauche) montre que la taille des pores la plus disponible de cet échantillon est de 0, 56 nm. Le volume total des pores de ce tamis moléculaire ZIF est de 0,97 cm ³ /g, et le volume microporeux est de 0,64 cm ³ /g, avec 66 % de micropores, et la structure microporeuse peut augmenter considérablement la surface spécifique de l'échantillon, mais le le tamis moléculaire limitera l'activité catalytique dans certaines conditions en raison de la taille plus petite des pores. Cependant, dans certaines conditions, la taille plus petite des pores limitera la vitesse de diffusion de la réaction catalytique, ce qui limite les performances du catalyseur à tamis moléculaire. Cependant, la structure mésoporeuse peut évidemment compenser ce défaut de la structure microporeuse, donc la structure de la combinaison microporeuse-mésoporeuse peut résoudre efficacement le problème de la limitation de la capacité de transfert de masse du tamis moléculaire traditionnel à pore unique.  

Fig. 1 Résultats des tests de surface spécifique (à gauche) et isothermes de sorption et de désorption de N ₂ (à droite) pour les tamis moléculaires ZIF

Fig. 2 Distribution de la taille des pores SF (à gauche) et distribution de la taille des pores NLDFT (à droite) du tamis moléculaire ZIF