مهندسي ساختار چارچوب هاي فلزي - آلي در كاربرد كاتاليستي

Structural engineering of metal-organic frameworks in catalytic applications

وجود كاتاليست هاي گزينش پذير به لحاظ شكل و اندازه مولكولي در بسياري از واكنش هاي كاتاليستي در صنايع مختلف از اهميت ويژه اي برخوردار است. شاخص ترين ويژگي ساختارهاي فلزي-آلي در عدم وجود فضاي مرده كه قابليت دسترسي به آن وجود ندارد، مي باشد. در چارچوب هاي فلزي-آلي با ساختاري منظم، سايت هاي فعال بخوبي جدا از يكديگر قرار گرفته و از طرف ديگر مساحت سطح بسيار بالاي اين ساختارها امكان داشتن دانسيته بالاي سايت هاي فعال به ازاء واحد حجم كاتاليست را بخوبي فراهم مي نمايد. در مقاله مروري حاضر به بررسي يكي از مهمترين و كاربردي ترين ويژگي چارچوب هاي فلزي-آلي كه همان قابليت اصلاح ساختار و بعبارتي مهندسي ساختار اين دسته از مواد براي دستيابي به خواص فيزيكي، شيميايي و سطحي مورد نظر بويژه در كاربرد كاتاليست هاي ناهمگن پرداخته شده است. در اين ميان عاملداركردن سطح حفرات در چارچوب هاي فلزي-آلي، سنتز ساختارهاي جديد فلزي-آلي با الهام از ساختار آنزيم ها، سنتز چارچوب هاي فلزي-آلي مزوحفره، سنتز ساختارهاي متخلخل بر پايه چارچوب هاي فلزي-آلي و همچنين مهندسي معايب ساختاري در چارچوب هاي فلز-آلي ازجمله مباحث رو به رشد و پركاربرد بويژه در حوزه كاتاليست هاي ناهمگن مي باشد كه در اين مقاله مروري به تفصيل مورد بررسي قرارگرفته است.

In most industries, applying a shape- and molecular size-selective catalysts in many catalytic reactions is very important criteria. The most characteristic feature of metal-organic frameworks MOFs as a catalyst is the absence of dead-zones in their structure. In metal-organic frameworks with well-ordered structure, active sites are well separated and the high surface area of these structures can provide a high density of active sites per unit volume of catalyst. In this review, one of the most important and most applicable features of metal-organic frameworks, i.e. the structural modification capability in MOFs, namely, the structural engineering or surface engineering of MOFs is thoroughly discussed. Surface engineering of MOFs makes possible to achieve the desired physical, chemical and surface properties, especially in the heterogeneous catalysis applications. More recently, pore surface functionalization of MOFs, synthesis of new MOFs inspired by the structure of enzymes, synthesis of mesoporous metal-organic frameworks, synthesis of porous structures based on MOFs, as well as engineering the structural defects of MOFs are some of the most growing and widely discussed research areas, especially in the heterogeneous catalysis application which is discussed in detail in this review.