通過3D打印制備金屬-有機(jī)框架塊狀體

作者：Gwendolyn J. H. Lim, Yue Wu, Bhuvan B. Shah, J. Justin Koh, Connie K.Liu, Dan Zhao, Anthony K. Cheetham, John Wang, and Jun Ding

金屬-有機(jī)框架（MOFs）由于具有結(jié)構(gòu)設(shè)計性以及功能可調(diào)性，近幾年來備受研究者們的廣泛關(guān)注。作為一種多孔晶態(tài)材料，MOFs在非均相催化、化學(xué)傳感、氣體存儲與分離等領(lǐng)域成為了研究熱點。MOFs通常以粉末形式合成,但是對于許多實際應(yīng)用還是需要塑造成容易處理的塊狀體。然而，傳統(tǒng)的成型方法（比如造粒）通常會導(dǎo)致MOFs的功能性（例如，孔徑的大小和分布，可及表面積）降低。針對該問題，具有制造復(fù)雜結(jié)構(gòu)能力的3D打印技術(shù)極具吸引力。近期，有研究人員利用擠出式3D打印技術(shù)制造出含有MOFs的塊狀體，但仍需要大量的添加劑。

圖1: 通過擠出式打印技術(shù)打印了HKUST-1gel, 制造了高稠密度和能夠自立的塊狀體

新加坡國立大學(xué)Prof. Jun Ding團(tuán)隊在此工作中，通過擠出式打印技術(shù)打印了只含有乙醇和Cu3(BTC)2（BTC =1,3,5-benzenetricarboxylate）（也稱為HKUST-1）納米粒子的膠體凝膠，成功制造了高稠密度和能夠自立的塊狀體。更重要的是，打印后的產(chǎn)品保留了此MOF的孔隙率和可及表面積。3D打印出的HKUST-1，展現(xiàn)了超高的比表面積(1134 m2/g) 和高介孔體積。在HKUST-1的經(jīng)典應(yīng)用—儲存甲烷方面，3D打印出的HKUST-1也成功展現(xiàn)了可比或優(yōu)于其他塑造方法制造的HKUST-1塊狀體。

圖2: 3D打印后的產(chǎn)品保留了此MOF的孔隙率，展現(xiàn)了超高的比表面積(1134 m2/g)。