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Extrusion of MOF–Polymer Nanocomposites with High MOF Loadings
Industrial & Engineering Chemistry Research ( IF 3.8 ) Pub Date : 2024-11-26 , DOI: 10.1021/acs.iecr.4c02380 Joshua A. Powell, Jazmine Aiya D. Marquez, Giles A. Johnson, Ray O. K. Ozdemir, Qingsheng Wang
Industrial & Engineering Chemistry Research ( IF 3.8 ) Pub Date : 2024-11-26 , DOI: 10.1021/acs.iecr.4c02380 Joshua A. Powell, Jazmine Aiya D. Marquez, Giles A. Johnson, Ray O. K. Ozdemir, Qingsheng Wang
While metal–organic frameworks (MOFs) hold great promise for a wide range of industrial applications, the challenges of handling fine crystalline powders have limited their adoption. MOF–polymer composites are one solution to this challenge, as composites or membranes are substantially easier to handle; however, most existing MOF–polymer composites have low MOF loadings and suffer MOF leaching due to the weak interactions between the MOF and the polymer. In this work, we report the continuous extrusion of MOF–polymer composites containing up to 60 wt % of commercially available MOFs and the successful extrusion of small amounts of composites containing 70 wt % MOF, with the composite viscosity being an important factor in the success of the extrusion. The MOF is well-distributed through the composite and remains crystalline despite the high temperatures and mechanical forces involved in the extrusion process. While the composites are more brittle than the base polymer and have negligible BET surface area, the suspected presence of inaccessible internal pores coupled with the increased thermal stability of the composites compared to the base polymer indicates the potential for the composites to be used as fire-resistant materials.
中文翻译:
具有高 MOF 负载的 MOF-聚合物纳米复合材料的挤出
虽然金属有机框架 (MOF) 在广泛的工业应用中前景广阔,但处理细结晶粉末的挑战限制了它们的采用。MOF 聚合物复合材料是应对这一挑战的一种解决方案,因为复合材料或膜更容易处理;然而,大多数现有的 MOF 聚合物复合材料具有低 MOF 负载,并且由于 MOF 与聚合物之间的弱相互作用而遭受 MOF 浸出。在这项工作中,我们报道了含有高达 60 wt % 的市售 MOF 的 MOF 的 MOF-聚合物复合材料的连续挤出,以及含有 70 wt % MOF 的少量复合材料的成功挤出,复合材料粘度是挤出成功的重要因素。MOF 在复合材料中分布均匀,并且在挤出过程中涉及高温和机械力的情况下仍保持结晶。虽然复合材料比基础聚合物更脆,并且 BET 表面积可以忽略不计,但怀疑存在难以接近的内部孔隙,再加上与基础聚合物相比复合材料的热稳定性更高,表明复合材料有可能用作耐火材料。
更新日期:2024-11-26
中文翻译:
具有高 MOF 负载的 MOF-聚合物纳米复合材料的挤出
虽然金属有机框架 (MOF) 在广泛的工业应用中前景广阔,但处理细结晶粉末的挑战限制了它们的采用。MOF 聚合物复合材料是应对这一挑战的一种解决方案,因为复合材料或膜更容易处理;然而,大多数现有的 MOF 聚合物复合材料具有低 MOF 负载,并且由于 MOF 与聚合物之间的弱相互作用而遭受 MOF 浸出。在这项工作中,我们报道了含有高达 60 wt % 的市售 MOF 的 MOF 的 MOF-聚合物复合材料的连续挤出,以及含有 70 wt % MOF 的少量复合材料的成功挤出,复合材料粘度是挤出成功的重要因素。MOF 在复合材料中分布均匀,并且在挤出过程中涉及高温和机械力的情况下仍保持结晶。虽然复合材料比基础聚合物更脆,并且 BET 表面积可以忽略不计,但怀疑存在难以接近的内部孔隙,再加上与基础聚合物相比复合材料的热稳定性更高,表明复合材料有可能用作耐火材料。