Metaal-organische lagen: Voorbereiding en toepassingen

Metaal-organische raamwerken (MOF’s) gemaakt door metaalbevattende knooppunten te overbruggen met organische liganden zijn een soort geordende poreuze materialen. Het eerste geval van MOF’s gerapporteerd door Yaghi et al. in 1995 leidde tot een razernij in het onderzoek naar MOF’s. Het afgelopen decennium is getuige geweest van de snelle ontwikkeling van dit soort materialen.

Vanwege de beperking van de materiaaldikte worden hun toepassingen in scheiding, katalyse en biosensoren echter onvermijdelijk negatief beïnvloed. De bereiding van tweedimensionale (2D) ultradunne MOF-nanosheets (ook wel metaal-organische lagen (MOL’s) genoemd) zou een alternatief kunnen zijn om de functionaliteiten van MOF’s verder te verbeteren of uit te breiden.

In MOL’s zijn actieve centra goed zichtbaar op het oppervlak, wat de interactie tussen levendige centra en substraatmoleculen vergemakkelijkt, waardoor hun toepassingen in katalyse, gasscheiding en detectie worden verbeterd. De MOL’s worden gewoonlijk opgesteld volgens de top-down of bottom-up methode.

De top-down methode gebruikt fysische of chemische middelen om bulk MOF’s te exfoliëren tot MOL’s, terwijl de bottom-up methode 2D MOL’s synthetiseert door de groei van MOL’s in de derde richting te beperken. Beide methoden zijn in het afgelopen decennium uitgebreid gebruikt om 2D ultradunne MOL’s met een dikte van minder dan 10 nm te maken.

In deze review introduceren en bespreken de auteurs grondig de voorbereiding en toepassingen van de nieuw opkomende 2D MOL-materialen. Eerst vatten de auteurs de twee synthesestrategieën samen voor het voorbereiden van 2D MOL’s. Vervolgens bespreken de auteurs hun toepassingen in gasscheiding, katalyse, energieconversie en detectie en analyseren ze de relatie tussen hun functies en structuren. Ten slotte presenteren de auteurs de uitdagingen en kansen voor het ontwikkelen van MOL-materialen in de toekomst.

Het werk wordt gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschap China-materialen.