kovovo-organické štruktúry

Text hesla

kovovo-organické štruktúry, angl. metal-organic frameworks, MOF — kryštalické látky pozostávajúce z iónov kovov (Zn2+, Cu2+, Mn2+, Mn4+) alebo ich zhlukov pospájaných rigidnými molekulami organických zlúčenín, ktorými sú najčastejšie di- alebo trikarboxylové kyseliny (kyselina šťaveľová, ftalová a citrónová), hydroxyderiváty aromatických zlúčenín, heterocyklické diazíny alebo triazíny a pod. Pripravujú sa pomalou kryštalizáciou z horúceho roztoku solí kovov s organickými zlúčeninami (tzv. solvotermická metóda) alebo mletím octanov kovov s organickými zlúčeninami v guľových mlynoch, priemyselne sa vyrábajú elektrochemickými metódami.

MOF majú dvoj- alebo trojrozmernú štruktúru s dutinami, ktorých veľkosť sa dá regulovať spôsobom prípravy. Sú schopné viazať a reverzibilne uvoľňovať plyny (oxid uhličitý, oxid dusnatý) a možno ich reverzibilne hydratovať a dehydratovať. Využívajú sa na separáciu, a najmä na uskladňovanie plynov, špeciálne metánu a vodíka. V kovovej fľaši naplnenej MOF sa dá uskladniť väčšie množstvo molekulového vodíka ako v rovnakej fľaši bez náplne pod tlakom, pričom skladovanie je oveľa bezpečnejšie. Zavedením objemných ligandov sa zvyšuje poréznosť MOF tak, že aktívny povrch je až 6,24 m2/g, čo umožňuje uskladniť až 2,40 cm3 plynu (oxidu uhličitého alebo vodíka) v 1 g látky. MOF sa využívajú ako heterogénne katalyzátory v chemickej syntéze. Modifikáciou chirálnymi ligandmi alebo ich komplexmi možno pripraviť chirálne MOF, ktoré sa používajú v asymetrickej syntéze. Keďže MOF obsahujú iba netoxické kovy a sú biodegradovateľné, nanočastice MOF nachádzajú uplatnenie v biológii a medicíne (napr. pri intravenóznej aplikácii niektorých liečiv). Špeciálne pripravené nanočastice MOF obsahujúce ióny Ga3+ sa využívajú v medicínskej diagnostike pomocou spektrometrie jadrovej magnetickej rezonancie. MOF sa používajú na uskladňovanie plynného paliva (metánu) kamiónov, v elektrotechnike na skladovanie toxických plynov (AsH3, PH3, BF3) a po naadsorbovaní metylcyklopropánu aj na zastavenie dozrievania ovocia v skladoch. Podobné využitie ako MOF majú aj kovalentné organické štruktúry.

Text hesla

kovovo-organické štruktúry, angl. metal-organic frameworks, MOF — kryštalické látky pozostávajúce z iónov kovov (Zn2+, Cu2+, Mn2+, Mn4+) alebo ich zhlukov pospájaných rigidnými molekulami organických zlúčenín, ktorými sú najčastejšie di- alebo trikarboxylové kyseliny (kyselina šťaveľová, ftalová a citrónová), hydroxyderiváty aromatických zlúčenín, heterocyklické diazíny alebo triazíny a pod. Pripravujú sa pomalou kryštalizáciou z horúceho roztoku solí kovov s organickými zlúčeninami (tzv. solvotermická metóda) alebo mletím octanov kovov s organickými zlúčeninami v guľových mlynoch, priemyselne sa vyrábajú elektrochemickými metódami.

MOF majú dvoj- alebo trojrozmernú štruktúru s dutinami, ktorých veľkosť sa dá regulovať spôsobom prípravy. Sú schopné viazať a reverzibilne uvoľňovať plyny (oxid uhličitý, oxid dusnatý) a možno ich reverzibilne hydratovať a dehydratovať. Využívajú sa na separáciu, a najmä na uskladňovanie plynov, špeciálne metánu a vodíka. V kovovej fľaši naplnenej MOF sa dá uskladniť väčšie množstvo molekulového vodíka ako v rovnakej fľaši bez náplne pod tlakom, pričom skladovanie je oveľa bezpečnejšie. Zavedením objemných ligandov sa zvyšuje poréznosť MOF tak, že aktívny povrch je až 6,24 m2/g, čo umožňuje uskladniť až 2,40 cm3 plynu (oxidu uhličitého alebo vodíka) v 1 g látky. MOF sa využívajú ako heterogénne katalyzátory v chemickej syntéze. Modifikáciou chirálnymi ligandmi alebo ich komplexmi možno pripraviť chirálne MOF, ktoré sa používajú v asymetrickej syntéze. Keďže MOF obsahujú iba netoxické kovy a sú biodegradovateľné, nanočastice MOF nachádzajú uplatnenie v biológii a medicíne (napr. pri intravenóznej aplikácii niektorých liečiv). Špeciálne pripravené nanočastice MOF obsahujúce ióny Ga3+ sa využívajú v medicínskej diagnostike pomocou spektrometrie jadrovej magnetickej rezonancie. MOF sa používajú na uskladňovanie plynného paliva (metánu) kamiónov, v elektrotechnike na skladovanie toxických plynov (AsH3, PH3, BF3) a po naadsorbovaní metylcyklopropánu aj na zastavenie dozrievania ovocia v skladoch. Podobné využitie ako MOF majú aj kovalentné organické štruktúry.

Zverejnené 21. júla 2022.

Kovovo-organické štruktúry [online]. Encyclopaedia Beliana, ISBN 978-80-89524-30-3. [cit. 2022-10-06]. Dostupné na internete: https://beliana.sav.sk/heslo/kovovo-organicke-struktury