Khảo sát cấu trúc hình học điện tử và độ bền cơ học của MOF901 khi tiếp xúc với methanol

Vật liệu khung hữu cơ kim loại MOF-901 là một trong những loại vật liệu quan trọng trong nghiên cứu hiện nay, đặc biệt trong lĩnh vực hấp phụ và xúc tác. Cấu trúc MOF được hình thành từ các cụm kim loại và các phân tử hữu cơ, tạo nên một mạng lưới tinh thể với các lỗ xốp. Nghiên cứu cho thấy MOF-901 có khả năng hấp phụ các phân tử như methanol, nitơ và có hoạt tính xúc tác cao. Đặc điểm nổi bật của MOF-901 là độ bền hóa học và nhiệt độ cao, cho phép nó hoạt động trong nhiều điều kiện khác nhau. Việc tối ưu hóa cấu trúc của MOF-901 giúp nâng cao tính chất hấp phụ và khả năng xúc tác của nó, mở ra nhiều ứng dụng trong lĩnh vực năng lượng và môi trường.

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng methanol có tác động đáng kể đến độ bền vật liệu của MOF-901. Khi hấp phụ methanol, cấu trúc của MOF-901 có sự thay đổi rõ rệt về hình học và điện tử. Cụ thể, các phân tử methanol tương tác với các tâm kim loại trong MOF-901, dẫn đến sự thay đổi trong độ rộng vùng cấm và hằng số đàn hồi của vật liệu. Kết quả tính toán cho thấy rằng MOF-901 hấp phụ 6 và 12 phân tử methanol có độ bền cơ học được cải thiện, điều này cho thấy khả năng hấp phụ methanol không chỉ làm tăng khả năng lưu trữ mà còn nâng cao tính ổn định của vật liệu. Điều này mở ra hướng đi mới cho việc ứng dụng MOF-901 trong các lĩnh vực liên quan đến năng lượng và môi trường.

Cấu trúc điện tử của MOF-901 dưới tác động của methanol đã được phân tích thông qua phương pháp phiếm hàm mật độ (DFT). Kết quả cho thấy rằng MOF-901 có vùng cấm khoảng 2.07 eV khi không có methanol. Tuy nhiên, khi hấp phụ methanol, độ rộng vùng cấm giảm xuống, cho thấy sự thay đổi trong tính chất điện tử của vật liệu. Điều này có thể giải thích rằng sự tương tác giữa methanol và các tâm kim loại trong MOF-901 làm tăng khả năng dẫn điện của vật liệu, mở ra cơ hội ứng dụng trong các thiết bị điện tử và cảm biến. Sự thay đổi này cũng phản ánh khả năng của MOF-901 trong việc hấp thụ ánh sáng và hoạt động như một chất xúc tác quang.

MOF-901 không chỉ có khả năng hấp phụ tốt mà còn có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như năng lượng, môi trường và y sinh. Với khả năng hấp phụ chọn lọc, MOF-901 có thể được sử dụng trong việc lưu trữ và phân tách khí, góp phần vào việc tiết kiệm tài nguyên và nâng cao hiệu suất năng lượng. Ngoài ra, tính ổn định và khả năng tương tác với các phân tử hữu cơ của MOF-901 cũng cho thấy tiềm năng lớn trong việc phát triển các chất xúc tác quang cho các phản ứng hóa học. Sự phát triển của MOF-901 có thể mở ra hướng đi mới cho nghiên cứu và ứng dụng vật liệu trong tương lai.