Các nhà nghiên cứu của trường Đại học Michigan, Mỹ, vừa phát triển một loại vật liệu rỗ nano có diện tích bề mặt lớn hơn bất cứ một loại vật liệu rỗ nào có từ trước tới nay. Trưởng nhóm nghiên cứu, Adam Matzger, cho biết, diện tích bề mặt là một đặc tính bên trong quan trọng có tác động tới hoạt động của các vật liệu trong những quy trình bao gồm từ hoạt động của các chất xúc tác, khử độc trong nước cho tới tinh chế hyđrô cácbon.
Cho tới vài năm trước, giới hạn trên đối với diện tích bề mặt của các vật liệu rỗ được cho là ở mức 3000 m2/gram. Sau đó, vào năm 2004, một nhóm nghiên cứu của Đại học Michigan trong đó có nhà nghiên cứu Matzger đã phát triển được một vật liệu có tên là MOF-177 vượt được kỷ lục trên. MOF-177 thuộc về một dạng vật liệu mới được gọi là các khung hữu cơ kim loại, các cấu trúc dạng khung được chế tạo từ các trục kim loại liên kết với nhau bằng các thanh giằng được cấu tạo từ các vật liệu hữu cơ. Chỉ một gram MOF-177 đạt diện tích bề mặt bằng cả một sân bóng đá. Khi sử dụng cầu nối hữu cơ là phân tử H2BDC kết hợp với trung tâm kim loại là các ion Zn(II) ta được vật liệu MOF-5. Khi thay đổi các cầu nối hữu cơ là H3BTC ta được vật liệu MOF-177. Khi kết hợp cả hai phân tử hữu cơ trên làm cầu nối liên kết với trung tâm là các ion Zn(II) ta được UMCM-1 (University of Michigan Crystalline Material)
Nhóm nghiên cứu hiểu rằng, vượt được kỷ lục này là một việc rất khó khăn nhưng nhóm nghiên cứu đã phá vỡ kỷ lục này bằng một loại vật liệu mới, UMCM-2 (Vật liệu Tinh thể của Trường Đại học Michigan-2) đạt diện tích bề mặt hơn 5000 m2/gram.
Các nhà nghiên cứu đã sử dụng một kỹ thuật được gọi là quy trình chế tạo đồng trùng hợp phối hợp để sản xuất loại vật liệu mới này. Trước đó, họ sử dụng phương pháp này để tạo ra một loại vật liệu tương tự, UMCM-1. Loại vật liệu này được tạo từ 6 cấu trúc dạng ô siêu rỗ bao quanh một kênh lục giác lớn. Bằng cách sử dụng sự kết hợp các thành phần hơi khác một chút, nhóm nghiên cứu đã tạo ra UMCM-2, được cấu tạo từ các ô nóng chảy có các kích thước khác nhau và không có kênh bao quanh như ở UMCM-1.
Nhóm nghiên cứu cho rằng, diện tích bề mặt tăng lên của loại vật liệu rỗ này sẽ mang lại khả năng tích trữ lớn hơn. Một điều thú vị hơn, mặc dù khả năng tích trữ hyđro của UMCM-2 rất cao, nhưng cũng không lớn hơn so với các vật liệu đã có ở cùng dạng. Điều này cho thấy chỉ riêng diện tích bề mặt không phải là chìa khoá cho việc tích trữ hyđro. Dù vậy, UMCM-2 rất hữu ích trong việc xác định các hướng nghiên cứu trong tương lai.
Theo Esciencenews, 9/03/2009
Leave a Reply