Caracterização de área superficial específica e distribuição de tamanho de poro de peneiras moleculares ZIF

Materiais de esqueleto de zeólito imidazólio (ZIFs) como uma subclasse de esqueletos metal-orgânicos (MOFs), os materiais ZIFs combinam a alta estabilidade de zeólitos inorgânicos e a alta área superficial específica, alta porosidade e tamanho de poro ajustável de materiais MOFs, que podem ser aplicados a processos catalíticos e de separação eficientes, portanto os ZIFs e seus derivados têm bom potencial para uso em catálise, adsorção e separação, eletroquímica, biossensor e biomedicina e outros campos com boas perspectivas de aplicação.

A seguir é apresentado um estudo de caso da caracterização de peneiras moleculares ZIF usando o analisador específico de superfície e tamanho de poros da série CIQTEK EASY- V . Como mostrado na Fig. 3 à esquerda, a área superficial específica desta peneira molecular ZIF é de 857,63 m2 ^/ g. O material possui uma grande área superficial específica que é favorável à difusão de substâncias reativas. A partir das isotermas de adsorção e dessorção de N ₂ (Fig. 3, direita), pode-se observar que há um aumento acentuado na adsorção na região de baixa pressão parcial (P/P ₀ < 0,1), o que é atribuído ao preenchimento de microporos, indicando que há uma certa quantidade de estrutura microporosa no material, e há um ciclo de histerese dentro da faixa de P/P ₀ de cerca de 0,40 a 0,99, o que sugere que há uma abundância de estrutura mesoporosa neste ZIF peneira molecular. O gráfico de distribuição de tamanho de poro SF (Fig. 4, esquerda) mostra que o tamanho de poro mais disponível desta amostra é 0,56 nm. O volume total de poros desta peneira molecular ZIF é de 0,97 cm ³ /g, e o volume microporoso é de 0,64 cm ³ /g, com 66% de microporos, e a estrutura microporosa pode aumentar significativamente a área superficial específica da amostra, mas o a peneira molecular limitará a atividade catalítica sob certas condições devido ao tamanho menor dos poros. No entanto, sob certas condições, o tamanho menor dos poros limitará a taxa de difusão da reação catalítica, o que torna o desempenho do catalisador de peneira molecular limitado, no entanto, a estrutura mesoporosa pode obviamente compensar este defeito da estrutura microporosa, de modo que a estrutura da combinação de microporoso-mesoporoso pode efetivamente resolver o problema da limitação da capacidade de transferência de massa da peneira molecular tradicional com um único poro.  

Fig. 1 Resultados de testes de área superficial específica (esquerda) e isotermas de sorção e dessorção de N ₂ (direita) para peneiras moleculares ZIF

Fig. 2 Distribuição do tamanho dos poros SF (esquerda) e distribuição do tamanho dos poros NLDFT (direita) da peneira molecular ZIF