2013年8月12日
科学家们想要应用与小苏打去除冰箱食物气味或硅粉使电子设备远离湿气相同的原理，来清除化石燃料发电厂废气中的二氧化碳。多元金属有机框架或MTV-MOFs是这一任务的一个极好的候选材料，它是由Omar Yaghi发现的，他是世欧洲杯足球竞彩界上被引用最多的化学家之一。然而，找到并合成最佳的MTV-MOFs来完成这项任务一直是一个主要的挑战。这种令人沮丧的状况即将改变。
伯克利的科学家已经开发出一种方法，可以准确预测MTV-MOF晶体的吸附特性。(图片:Hyun Jung Kim)
Yaghi和包括Jeffrey Reimer和Berend Smit在内的劳伦斯伯克利国家实验室(Berkeley Lab)和加州大学伯克利分校(University of California, Berkeley)的研究团队开发了一种方法，可以准确预测由不同功能化学物质组合合成的晶体MTV-MOF系统的吸附性能组。
“通过将固态核磁共振(NMR)测量与分子水平计算模拟相结合，我们确定了一种确定MTV-MOFs底层结构的策略，这有助于优化功能，”雷默说，他与伯克利实验室的环境能源技术部门和加州大学伯克利分校的化学和生物分子工程系联合任命，是一名核磁共振专家。“我们的方法是解决其他有序材料空间无序问题的第一步，包括介孔材料、功能化聚合物和晶体固体中的缺陷分布。”欧洲杯足球竞彩
Reimer和Yaghi现在任职于伯克利实验室的材料科学部和加州大学伯克利分校的化学欧洲杯足球竞彩系，他欧洲杯线上买球们在《科学》杂志上发表了一篇文章，描述了这项研究，题为“金属-有机框架中的官能团映射”。共同作者是孔学谦、邓鹤翔、严方勇、金吉涵、约瑟夫·斯威舍和伯伦德·斯密特。
MOFs是一种晶体分子系统，可以作为储存容器，具有像海绵一样的能力，可以捕获和容纳二氧化碳和其他气体。它们由一个被有机“连接剂”分子包围的金属氧化物中心组成，形成一个高孔隙度的三维晶体框架，具有非常大的内表面积——方糖大小的MOF展开并变平，可以覆盖一个足球场。
在他的开创性工作中，Yaghi发现，具有不同官能团的多个连接剂可以合并到同一个MOF晶体中，创造出一个多相内部，相对于纯材料混合物，可以提高二氧化碳捕获的选择性。欧洲杯足球竞彩
Yaghi说:“与相应的单组分MOFs相比，具有不同功能的MTV-MOFs选择性分离二氧化碳的能力提高了两个数量级。”
MTV-MOFs吸附二氧化碳或其他特定类型气体(如甲烷或氢气)的选择性是由不同类型的连接官能团的组合以及这些连接官能团在MOF晶体结构上的空间分布或“分配”所控制的。然而，这种分配是未知的，也不能通过衍射或其他传统的科学工具来确定。
Yaghi说:“MTV-MOF的连接器分布问题是材料科学中一个更大的问题的一个例子，即当它分布在一个由晶体秩序控制的系统上时，如何量化无序。”欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球“在MTV-MOFs的例子中，如果没有连接剂上不同的官能团，所有的都将呈现相同的规则晶体顺序，这意味着衍射方法无法分辨连接剂的分配。”
为了解决MTV-MOFs中识别空间分配的问题，Yaghi和Reimer及其各自的研究小组与伯克利能源前沿研究中心主任、分子模拟方面的国际权威、共同作者Smit合作。Smit还在伯克利实验室的材料科学部任职。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球
研究小组使用他们的核磁共振计算方法生成了模型MTV-MOF系统中孔隙内部和孔隙之间官能团分配的三维图。他们发现，根据官能团的组成和它们的比例，MTV-MOFs存在于任意团簇或交替分配中，这些分配控制着Yaghi早期工作中观察到的二氧化碳吸附选择性。
Smit说:“我们的工作预示着对MTV-MOFs中分配的控制，因此我们现在可以想象合成结构，在这些结构中，不同功能的区域被分配并并列，最终实现复杂的功能。”“我们的工作还表明，结合核磁共振-计算方法，可能能够提供类似的见解，了解自然界中的许多其他系统，在这些系统中，无序妨碍了对材料结构的分子理解。”
Yaghi补充说:“我们目前的愿景是设计和合成具有精心设计的异构性的材料，以便进行复杂的分子操作，如识别、分类和计数底物。”欧洲杯足球竞彩
这项研究得到了与清洁能源技术相关的气体分离中心的支持，该中心是能源部科学办公室资助的一个能源前沿研究中心。欧洲杯线上买球
来源:http://www.lbl.gov/