蒸馏的成本效益和绿色替代品是吸附分离

阿姆斯特丹大学研究优先级可持续化学的Stefania Grecea博士研究小组的研究人员已经设计出一种方法来提高金属有机框架(MOFs)的实际性能。通过使用来自黑杨树的叶子作为模板，他们产生了混合金属氧化物材料的分级多孔结构，其可以作为MOF晶体的支撑物。最近一期的ACS应用材料与接口杂志，博士。学生Yiwen Tang与UvA Computational Chemistry团队的David Dubbeldam博士合作，展示了生物灵感设计的独特吸附和分离特性。

水 - 醇混合物的分离是与生物乙醇作为可持续燃料的实际应用相关的最具挑战性的问题之一。生物乙醇由农业原料，藻类农场或糖蜜发酵生产，含有水和甲醇作为杂质。使用传统蒸馏从这些水 - 醇混合物中获得燃料级生物乙醇是不实际的，因为水和乙醇形成所谓的共沸混合物。

蒸馏的成本效益和绿色替代品是吸附分离。在生物燃料生产中，该方法依赖于对乙醇或混合物中的杂质具有高选择性的吸附剂材料的开发。在阿姆斯特丹大学的研究优先领域可持续化学，Stefania Grecea博士开发了合成方法，用于设计具有这种选择性吸附特性的多孔分子基材料。

吸附材料

用于分离应用的合适的吸附材料应具有适当的多孔结构和高比表面积，以促进特定分子的吸附和扩散。一类特定的吸附材料是金属有机骨架(MOF)。它们具有高比表面积并且通过在分子水平上调节其孔的尺寸和功能，可以实现特定的吸附选择性。

然而，实际应用还取决于它们的宏观性质。MOF经常被合成为微小晶体的粉末。这些不能直接用于工业应用，因为它们具有有限的填充密度以及高扩散阻挡层。一种解决方案是将MOF成形为颗粒，颗粒或整料，或将它们分散在薄膜内，形成膜。然而，在这种成型方法中施加的压力导致结晶度的损失，并因此导致MOF材料的活性降低或甚至失活。因此，找到最合适的MOF处理方法仍然是一个挑战。

看着树叶

为了寻求提高MOF性能的方法，阿姆斯特丹的研究人员特别将自然转向绿色植物叶子。科学家已经使用天然叶子作为模板来设计非均相光催化剂，因为它们的结构可以提供有效的光采集。已证明这种人造叶结构对于氢生产非常有效。

UvA的研究人员从天然叶脉系统中获取灵感，该系统已经发展为输送含水液体。它是一种分层多孔系统，由许多不同尺寸的纤维和容器组成。在分离技术中，与均匀尺寸的多孔材料相比，具有多级孔的分层多孔材料通常表现出增强的吸附性能。

因此，研究人员使用溶胶 - 凝胶法合成了一种具有分层多孔结构的混合金属氧化物材料，其中黑杨(Populous nigra)的天然叶子被用作模板。然后将该混合氧化物人造叶用作载体以产生均匀分散的MOF晶体层。

详细的形态学研究表明，所得复合材料确实具有分级多孔结构，并且具有窄尺寸分布的MOF晶体均匀地分散在分级孔的内表面。

表现研究

鉴于在生物乙醇净化中的应用，Yiwen Tang研究了新材料的水，甲醇和乙醇吸附性能。他确定选择性按甲醇>乙醇>水的顺序变化。David Dubbeldam博士使用等摩尔乙醇 - 甲醇混合物进行的后续分子模拟表明，甲醇吸附在低压范围内具有高选择性。此外，该材料可有效地分离水 - 乙醇混合物，乙醇在低压范围内被选择性吸附，同时水在高压下被选择性吸附。

研究人员得出结论，他们的生物启发合成方法不仅与分子分离应用高度相关，而且作为设计MOF复合材料用于各种应用(包括催化和分子传感)的一般策略。

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