A New Zirconium Inorganic Building Brick Forming Metal Organic Frameworks with Exceptional Stability

化学 金属有机骨架 化学稳定性 多孔性 化学工程 纳米技术 氧化物 介孔材料 催化作用 热稳定性 无机化学 材料科学 有机化学 吸附 工程类
作者
Jasmina Hafizovic Cavka,Søren Jakobsen,Unni Olsbye,Nathalie Guillou,Carlo Lamberti,Silvia Bordiga,Karl Petter Lillerud
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:130 (42): 13850-13851 被引量:5346
标识
DOI:10.1021/ja8057953
摘要

Porous crystals are strategic materials with industrial applications within petrochemistry, catalysis, gas storage, and selective separation. Their unique properties are based on the molecular-scale porous character. However, a principal limitation of zeolites and similar oxide-based materials is the relatively small size of the pores, typically in the range of medium-sized molecules, limiting their use in pharmaceutical and fine chemical applications. Metal organic frameworks (MOFs) provided a breakthrough in this respect. New MOFs appear at a high and an increasing pace, but the appearances of new, stable inorganic building bricks are rare. Here we present a new zirconium-based inorganic building brick that allows the synthesis of very high surface area MOFs with unprecedented stability. The high stability is based on the combination of strong Zr-O bonds and the ability of the inner Zr6-cluster to rearrange reversibly upon removal or addition of mu3-OH groups, without any changes in the connecting carboxylates. The weak thermal, chemical, and mechanical stability of most MOFs is probably the most important property that limits their use in large scale industrial applications. The Zr-MOFs presented in this work have the toughness needed for industrial applications; decomposition temperature above 500 degrees C and resistance to most chemicals, and they remain crystalline even after exposure to 10 tons/cm2 of external pressure.
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