15015

سنتز و كاربرد كامپوزيت‌هاي چارچوب‌هاي فلزي-آلي مبتني بر گرافن

1401

صادق رستم نيا

چالش‌هاي كنوني در حوزه انرژي و محيط زيست، نيازمند توسعه و طراحي مواد متخلخل چندكاره با خواص قابل تنظيم براي كاربرد در كاتاليز، تصفيه آب، و ذخيره‌سازي و تبديل انرژي هستند. چارچوب‌هاي فلزي–آلي (MOFs) به دليل قابليت سنتز مبتني بر شيمي شبكه‌اي (reticular chemistry) به يكي از مواد كليدي در اين زمينه تبديل شده‌اند. با اين حال، كاربرد آن‌ها غالباً به دليل پايداري شيميايي پايين، رسانايي ضعيف و اندازه منافذ نامناسب با محدوديت همراه است. مواد دو‌بعدي رسانا با اسكلت ساختاري مقاوم و/يا سطوح عاملي مي‌توانند برهم‌كنش‌هاي پايداري با اجزاي MOF برقرار كنند و امكان ساخت نانوكامپوزيت‌هاي MOF با ويژگي‌هاي متخلخل قابل تنظيم را فراهم آورند. گرافن و مشتقات عاملي آن بزرگ‌ترين دسته از مواد دوبعدي به شمار مي‌روند كه داراي تنوع تركيبي قابل توجه، گوناگوني ساختاري و شيمي سطح قابل كنترل هستند. در اين بررسي، به طور انتقادي دانش موجود پيرامون رشد، ساختار و خواص مشتقات گرافن، MOFs و كامپوزيت‌هاي گرافن باMOF بررسي مي‌شود و روابط ساختار، ويژگي و كاركرد آن‌ها بررسي مي‌گردد. همچنين راهبردهاي سنتزي براي تهيه اين كامپوزيت‌ها و تنظيم خواصشان مرور شده و كاربردهاي آن‌ها در ذخيره‌سازي/جداسازي گازها، تصفيه آب، كاتاليز (آلي، الكتروشيميايي و فتوكاتاليز)، و ذخيره‌سازي و تبديل انرژي الكتروشيميايي توضيح داده مي‌شود. چالش‌هاي كنوني در توسعه مواد هيبريدي گرافن با MOF و كاربردهاي عملي آن‌ها مورد بحث قرار گرفته و مسيرهاي آينده پژوهش مشخص شده است. اميد است كه اين بررسي، الهام‌بخش مطالعات بيشتر در زمينه هيبريدهاي جديد گرافن@MOF براي كاربردهاي انرژي، الكترونيك، زيست‌پزشكي و فتوكاتاليز باشد و همچنين تحقيقات در خصوص خواص ناشناخته هيبريدهاي شناخته‌شده را تشويق كند تا «الماس‌هاي پنهان» اين حوزه آشكار شوند.

11/8/2023 12:00:00 AM

87438

1404/07/10