I. Hướng dẫn toàn diện về luận văn biến tính vật liệu Cu3BTC2
Luận văn thạc sĩ hóa học về biến tính vật liệu Cu3BTC2 bằng oxit kim loại là một công trình nghiên cứu chuyên sâu, tập trung vào việc cải thiện và mở rộng tính năng của một trong những khung hữu cơ kim loại (MOF) quan trọng nhất. Vật liệu nền, Cu3(BTC)2, còn được biết đến với tên gọi HKUST-1 hay MOF-199, là một cấu trúc tinh thể xốp được hình thành từ các ion đồng (Cu²⁺) liên kết với các phối tử hữu cơ axit 1,3,5-benzenetricarboxylic (H3BTC). Kể từ khi được Giáo sư Omar Yaghi giới thiệu, vật liệu MOF này đã thu hút sự chú ý lớn nhờ sở hữu diện tích bề mặt BET cực kỳ cao (lên đến trên 1500 m²/g), độ xốp lớn và cấu trúc mao quản đồng đều. Những đặc tính này mang lại tiềm năng to lớn trong các lĩnh vực như lưu trữ khí, hấp phụ chọn lọc, và đặc biệt là xúc tác. Tuy nhiên, để tối ưu hóa hiệu suất và ứng dụng trong các điều kiện khắc nghiệt hơn, đặc biệt là trong ứng dụng xúc tác quang, việc biến tính là cần thiết. Luận văn này đề xuất một phương pháp sáng tạo: sử dụng chính cấu trúc MOF-199 làm tiền chất để tổng hợp vật liệu composite nano chứa các oxit kim loại nano như ZnO và CuO. Cách tiếp cận này không chỉ kế thừa được cấu trúc xốp và diện tích bề mặt lớn từ MOF mẹ mà còn tạo ra các tâm hoạt tính mới, điển hình là tiếp xúc dị thể p-n giữa ZnO và CuO, hứa hẹn mang lại hiệu suất vượt trội trong các ứng dụng xử lý môi trường.
1.1. Định nghĩa khung hữu cơ kim loại MOF và cấu trúc Cu3BTC2
Khung hữu cơ kim loại (Metal-Organic Frameworks - MOFs) là một lớp vật liệu lai, tinh thể, được cấu tạo từ các ion hoặc cụm ion kim loại (nút kim loại) liên kết với các phân tử hữu cơ đa chức (cầu nối hữu cơ). Cấu trúc của Cu3(BTC)2 (MOF-199) là một ví dụ điển hình. Trong đó, hai ion đồng (Cu²⁺) tạo thành một đơn vị cấu trúc thứ cấp (SBU) dạng "bánh xe guồng" (paddlewheel), Cu2(COO)4. Các đơn vị này sau đó được kết nối với nhau thông qua các cầu nối hữu cơ là anion tricarboxylate (BTC³⁻) từ axit H3BTC, hình thành nên một mạng lưới không gian ba chiều vô hạn với cấu trúc lập phương. Cấu trúc này tạo ra một hệ thống các lỗ xốp lớn và đồng nhất, với đường kính khoảng 9 Å, cho phép các phân tử nhỏ khuếch tán vào bên trong và tương tác với các tâm kim loại hoạt động.
1.2. Các đặc tính nổi bật của vật liệu MOF HKUST 1 Cu3BTC2
HKUST-1 sở hữu nhiều đặc tính vượt trội so với các vật liệu xốp truyền thống như zeolit hay than hoạt tính. Nổi bật nhất là diện tích bề mặt riêng BET rất lớn và thể tích lỗ xốp cao, cho phép nó có khả năng hấp phụ một lượng lớn khí và hơi dung môi. Thứ hai, cấu trúc tinh thể có trật tự cao giúp tạo ra các mao quản với kích thước đồng đều, tăng cường tính chọn lọc trong các quá trình phân tách. Thứ ba, sự hiện diện của các tâm kim loại đồng có số phối trí chưa bão hòa (vị trí kim loại mở) sau khi loại bỏ các phân tử dung môi phối trí, tạo ra các tâm axit Lewis hoạt động mạnh cho các phản ứng xúc tác. Theo tài liệu nghiên cứu, vật liệu này bền nhiệt đến khoảng 300°C, một yếu tố quan trọng cho các ứng dụng xúc tác công nghiệp. Những đặc tính này là tiền đề vững chắc cho việc nghiên cứu biến tính bề mặt vật liệu để tạo ra các chức năng mới.
II. Thách thức nghiên cứu Tại sao cần biến tính vật liệu Cu3BTC2
Mặc dù vật liệu MOF Cu3(BTC)2 sở hữu nhiều ưu điểm, nó vẫn tồn tại những hạn chế nhất định, thúc đẩy nhu cầu biến tính vật liệu. Một trong những thách thức chính là độ bền hóa học, đặc biệt là trong môi trường ẩm hoặc có tính axit/bazơ, có thể làm phá vỡ cấu trúc khung. Đối với ứng dụng xúc tác quang, MOF-199 nguyên bản không phải là một chất bán dẫn hiệu quả. Nó hấp thụ ánh sáng hạn chế trong vùng khả kiến và không có khả năng tạo ra các cặp electron-lỗ trống (e⁻/h⁺) một cách hiệu quả để khởi đầu các phản ứng quang hóa. Do đó, việc ứng dụng trực tiếp MOF-199 vào xử lý môi trường bằng ánh sáng mặt trời gặp nhiều khó khăn. Để giải quyết những vấn đề này, chiến lược chức năng hóa MOF được đề ra. Việc kết hợp MOF-199 với các oxit kim loại nano bán dẫn như ZnO, TiO2, hay CuO là một hướng đi đầy hứa hẹn. Các oxit kim loại này có hoạt tính quang xúc tác đã được chứng minh nhưng thường gặp vấn đề về diện tích bề mặt thấp và sự tụ tập các hạt nano làm giảm hiệu suất. Bằng cách biến tính vật liệu Cu3BTC2, có thể tạo ra một vật liệu composite MOF lai hóa, kết hợp được hai ưu điểm: cấu trúc xốp với diện tích bề mặt lớn của MOF và tính chất bán dẫn, quang xúc tác của oxit kim loại. Luận văn này tập trung vào việc tạo ra dị thể p-n ZnO-CuO từ tiền chất (Zn-Cu)BTC, một giải pháp tiên tiến nhằm tăng cường sự tách biệt điện tích và nâng cao hiệu suất xúc tác quang.
2.1. Hạn chế của vật liệu MOF nguyên bản trong ứng dụng thực tế
Vật liệu Cu3(BTC)2 nguyên bản, dù có cấu trúc xốp lý tưởng, vẫn bộc lộ một số nhược điểm khi đưa vào ứng dụng thực tiễn. Vấn đề lớn nhất là độ bền trong môi trường nước. Các phân tử nước có thể phối trí mạnh vào các tâm đồng, dần dần thay thế các cầu nối hữu cơ và làm sụp đổ cấu trúc tinh thể. Điều này giới hạn khả năng ứng dụng của nó trong các phản ứng pha lỏng hoặc xử lý nước thải. Thêm vào đó, hoạt tính xúc tác của MOF-199 chủ yếu dựa vào các tâm axit Lewis, phù hợp cho một số phản ứng hữu cơ nhất định nhưng lại không hiệu quả cho các phản ứng oxy hóa-khử phức tạp, chẳng hạn như phân hủy chất ô nhiễm hữu cơ bền vững bằng quang xúc tác. Khả năng tái sử dụng của vật liệu cũng có thể bị ảnh hưởng do sự suy giảm cấu trúc sau mỗi chu trình.
2.2. Mục tiêu của chức năng hóa MOF bằng các oxit kim loại
Mục tiêu chính của việc chức năng hóa MOF bằng oxit kim loại là tạo ra một vật liệu đa chức năng với hiệu ứng cộng hưởng. Cụ thể, việc hình thành vật liệu composite MOF/oxit kim loại hướng đến: (1) Cải thiện độ bền của vật liệu tổng thể. Các hạt oxit kim loại có thể đóng vai trò như những "trụ đỡ" vật lý, giúp ổn định cấu trúc MOF. (2) Tạo ra các tâm hoạt tính mới. Ví dụ, ZnO và CuO là các chất bán dẫn có khả năng hấp thụ ánh sáng để tạo ra các gốc tự do có tính oxy hóa mạnh. (3) Tăng cường hiệu suất xúc tác. MOF đóng vai trò như một khung đỡ có diện tích bề mặt lớn, giúp phân tán các hạt oxit kim loại nano một cách đồng đều, ngăn chặn sự kết tụ và tối đa hóa diện tích tiếp xúc với chất phản ứng. Việc tạo ra tiếp xúc dị thể p-n (giữa ZnO loại n và CuO loại p) trong luận văn là một mục tiêu đặc biệt quan trọng, vì nó giúp giảm thiểu sự tái hợp của các cặp electron-lỗ trống, từ đó nâng cao đáng kể hiệu suất lượng tử của quá trình quang xúc tác.
III. Phương pháp tổng hợp vật liệu Cu3BTC2 từ luận văn thạc sĩ
Quá trình tổng hợp và đặc trưng vật liệu Cu3(BTC)2 trong luận văn được thực hiện chủ yếu bằng phương pháp thủy nhiệt (trong trường hợp này là dung môi nhiệt - solvothermal), một kỹ thuật phổ biến để tạo ra các vật liệu MOF có độ tinh thể cao. Nguyên tắc của phương pháp này là hòa tan các tiền chất, bao gồm muối đồng (Cu(NO₃)₂) và axit hữu cơ (H₃BTC), trong một hỗn hợp dung môi thích hợp, sau đó gia nhiệt trong một hệ kín (autoclave hoặc lọ thủy tinh có nắp vặn kín) ở nhiệt độ và áp suất cao. Luận văn của tác giả Trần Thị Mỹ Trang đã khảo sát chi tiết ảnh hưởng của các yếu tố then chốt đến quá trình hình thành MOF-199, bao gồm nồng độ chất đầu, nhiệt độ và thời gian phản ứng. Hỗn hợp dung môi được sử dụng là DMF (N,N-Dimetylformamit) và ethanol theo tỷ lệ 1:1, có vai trò hòa tan các tiền chất và điều khiển quá trình kết tinh. Các thí nghiệm được tiến hành ở nhiệt độ 100°C với thời gian thay đổi từ vài phút đến nhiều giờ. Kết quả cho thấy các thông số này ảnh hưởng trực tiếp đến kích thước, hình thái và độ tinh thể của sản phẩm. Việc lựa chọn điều kiện tối ưu là rất quan trọng để thu được vật liệu MOF-199 có chất lượng tốt nhất, thể hiện qua các pic nhiễu xạ tia X sắc nét và hình thái tinh thể bát diện đều, làm tiền đề cho giai đoạn biến tính vật liệu tiếp theo.
3.1. Quy trình chi tiết của phương pháp dung môi nhiệt solvothermal
Theo quy trình thực nghiệm được mô tả trong luận văn, việc tổng hợp MOF-199 bắt đầu bằng việc hòa tan một lượng xác định H₃BTC trong hỗn hợp dung môi DMF và ethanol. Sau đó, dung dịch muối Cu(NO₃)₂ và nước cất được thêm vào để đạt tỷ lệ mol giữa Cu²⁺ và H₃BTC là 3:2. Hỗn hợp phản ứng được cho vào ống thủy tinh có nắp kín và tiến hành gia nhiệt ở 100°C trong một khoảng thời gian xác định. Sau khi phản ứng kết thúc, hệ được để nguội tự nhiên. Sản phẩm rắn màu xanh lam được thu hồi bằng cách lọc và rửa kỹ nhiều lần với DMF và ethanol để loại bỏ các chất phản ứng dư thừa và dung môi còn sót lại trong các lỗ xốp. Cuối cùng, vật liệu được hoạt hóa bằng cách sấy trong tủ sấy ở 100°C trong 15 giờ để loại bỏ hoàn toàn dung môi, tạo ra cấu trúc xốp hoàn chỉnh.
3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian đến cấu trúc MOF 199
Luận văn đã chứng minh rằng nhiệt độ và thời gian là hai yếu tố quyết định đến sự hình thành pha và chất lượng tinh thể của MOF-199. Kết quả phân tích XRD cho thấy ở 100°C, các pic nhiễu xạ đặc trưng của cấu trúc MOF-199 xuất hiện rõ nét, cho thấy pha tinh thể mong muốn đã được hình thành. Tuy nhiên, khi tăng nhiệt độ cao hơn, cường độ pic giảm dần và có thể xuất hiện các pha mới không mong muốn. Về thời gian, kết quả phân tích SEM cho thấy ở thời gian ngắn, các hạt vật liệu chưa có hình thái rõ ràng. Khi kéo dài thời gian (ví dụ 90 phút), các tinh thể hình bát diện đều đặc trưng của MOF-199 hình thành hoàn chỉnh với bề mặt nhẵn. Nếu thời gian quá dài, các tinh thể nhỏ có thể bám lên bề mặt các tinh thể lớn, làm bề mặt trở nên gồ ghề. Điều này cho thấy việc kiểm soát chính xác thời gian và nhiệt độ là chìa khóa để đạt được vật liệu có cấu trúc tối ưu.
IV. Cách biến tính vật liệu Cu3BTC2 bằng oxit kim loại ZnO CuO
Điểm cốt lõi và sáng tạo nhất của luận văn là phương pháp biến tính vật liệu Cu3BTC2 bằng oxit kim loại thông qua chiến lược sử dụng MOF làm khuôn mẫu (template). Thay vì tổng hợp MOF-199 tinh khiết, nghiên cứu đã chế tạo một vật liệu MOF lưỡng kim (Zn-Cu)BTC bằng phương pháp thủy nhiệt. Quy trình này tương tự như tổng hợp MOF-199 nhưng sử dụng hỗn hợp muối đồng (Cu(NO₃)₂) và muối kẽm (Zn(NO₃)₂) với các tỷ lệ mol khác nhau. Điều này cho phép các ion Zn²⁺ và Cu²⁺ cùng tham gia vào cấu trúc khung MOF, tạo ra một tiền chất phân tán đồng đều ở cấp độ nguyên tử. Giai đoạn quan trọng tiếp theo là quá trình nung (phân hủy nhiệt) vật liệu (Zn-Cu)BTC thu được. Vật liệu được gia nhiệt đến 500°C trong môi trường không khí. Ở nhiệt độ cao, cầu nối hữu cơ BTC bị oxy hóa và loại bỏ hoàn toàn, trong khi các ion kim loại Zn²⁺ và Cu²⁺ trong khung sẽ bị oxy hóa để tạo thành các oxit kim loại nano tương ứng là ZnO và CuO. Do các ion kim loại đã được phân bố sẵn trong cấu trúc trật tự của MOF, quá trình nung tạo ra một vật liệu composite ZnO-CuO có cấu trúc xốp, kế thừa hình thái của tinh thể MOF ban đầu. Phương pháp này đảm bảo sự tiếp xúc mật thiết giữa hai pha oxit, hình thành nên tiếp xúc dị thể p-n, một yếu tố then chốt để nâng cao hoạt tính ứng dụng xúc tác quang.
4.1. Tổng hợp tiền chất lưỡng kim Zn Cu BTC làm khuôn mẫu
Việc tổng hợp tiền chất (Zn-Cu)BTC được tiến hành bằng cách hòa tan axit H₃BTC vào hỗn hợp dung môi DMF và ethanol. Sau đó, một hỗn hợp dung dịch muối chứa Cu(NO₃)₂ và Zn(NO₃)₂ với các tỷ lệ thể tích khác nhau (ví dụ 8:2, 7:3, 5:5) được thêm vào. Hỗn hợp sau đó được gia nhiệt ở 100°C trong các khoảng thời gian khác nhau (9h, 12h, 18h,...). Quá trình này tạo ra các tinh thể MOF lưỡng kim, trong đó cả hai loại ion kim loại cùng tồn tại trong cấu trúc. Việc thay đổi tỷ lệ Zn/Cu cho phép điều chỉnh thành phần của vật liệu composite cuối cùng, từ đó tinh chỉnh các tính chất quang và điện của nó. Đây là bước chuẩn bị quyết định đến sự phân tán và tương tác của hai pha oxit sau này.
4.2. Kỹ thuật nung để chuyển hóa MOF thành oxit kim loại nano
Kỹ thuật nung là bước chuyển hóa cuối cùng và mang tính quyết định. Các vật liệu MOF tiền chất (Cu-BTC, Zn-BTC, và Zn/Cu-BTC) được đưa vào lò nung và gia nhiệt đến 500°C với tốc độ tăng nhiệt 5°C/phút, sau đó giữ ở nhiệt độ này trong 10 giờ. Quá trình này có hai mục đích chính: (1) Phân hủy hoàn toàn cầu nối hữu cơ, giải phóng không gian xốp. (2) Oxy hóa các ion kim loại thành các pha oxit bền vững (CuO, ZnO). Sản phẩm cuối cùng là một chất bột có cấu trúc nano xốp. Phương pháp này là một ví dụ điển hình của việc tổng hợp vật liệu nano có kiểm soát hình thái từ khuôn mẫu MOF, tạo ra các vật liệu composite MOF-dẫn xuất với tiềm năng ứng dụng cao, đặc biệt là vật liệu xúc tác và vật liệu hấp phụ.
V. Kết quả đặc trưng và ứng dụng xúc tác quang của vật liệu mới
Sau khi tổng hợp và đặc trưng vật liệu thành công, luận văn đã tiến hành đánh giá chi tiết cấu trúc, hình thái và hiệu suất của vật liệu composite ZnO-CuO. Các phương pháp phân tích hiện đại đã được sử dụng để xác nhận sự hình thành của vật liệu mong muốn. Phân tích XRD (Nhiễu xạ tia X) là công cụ chính để xác định cấu trúc pha. Kết quả cho thấy sau khi nung, các pic đặc trưng của cấu trúc MOF ban đầu hoàn toàn biến mất, thay vào đó là sự xuất hiện của các pic nhiễu xạ tương ứng với pha tinh thể của ZnO (wurtzite) và CuO (tenorite), khẳng định sự chuyển hóa thành công từ MOF thành composite oxit. Bên cạnh đó, phân tích SEM (Hiển vi điện tử quét) được dùng để quan sát hình thái học của vật liệu. Ảnh SEM cho thấy vật liệu sau khi nung vẫn giữ được hình dạng tổng thể của tinh thể MOF tiền chất, nhưng bề mặt bao gồm các hạt nano nhỏ kết tụ lại, tạo ra một cấu trúc xốp thứ cấp. Điểm nổi bật nhất của nghiên cứu là thử nghiệm ứng dụng xúc tác quang. Vật liệu ZnO-CuO được đánh giá khả năng phân hủy các phẩm màu hữu cơ độc hại (như methyl da cam) dưới ánh sáng mặt trời. Kết quả thực nghiệm cho thấy vật liệu composite thể hiện hoạt tính xúc tác quang vượt trội, có khả năng phân hủy hiệu quả phẩm màu trong thời gian ngắn. Điều này chứng tỏ chiến lược biến tính vật liệu Cu3BTC2 đã thành công trong việc tạo ra một vật liệu xúc tác quang hiệu suất cao cho các ứng dụng xử lý môi trường.
5.1. Phân tích XRD và SEM để xác nhận cấu trúc vật liệu
Giản đồ phân tích XRD của vật liệu sau khi nung là bằng chứng thuyết phục nhất cho sự thành công của quá trình tổng hợp. Sự vắng mặt của các pic nhiễu xạ ở góc 2θ thấp (dưới 15°), vốn là đặc trưng của cấu trúc MOF-199, và sự hiện diện của các pic sắc nét tại các vị trí tương ứng với các mặt phẳng tinh thể của ZnO và CuO đã xác nhận rằng cấu trúc MOF đã bị phân hủy hoàn toàn và chuyển hóa thành các oxit kim loại. Phân tích SEM cung cấp cái nhìn trực quan về hình thái vật liệu. Các ảnh SEM cho thấy vật liệu composite bao gồm các tập hợp hạt có kích thước micromet, giữ lại hình dạng bát diện của tinh thể MOF mẹ. Khi phóng đại, có thể thấy các tập hợp này được cấu tạo từ vô số các hạt nano có kích thước nhỏ, tạo nên một bề mặt gồ ghề và xốp.
5.2. Đánh giá hoạt tính ứng dụng xúc tác quang xử lý phẩm màu
Để đánh giá hoạt tính xúc tác, luận văn đã thực hiện các thí nghiệm phân hủy phẩm màu trong dung dịch nước. Một lượng xác định (20 mg) vật liệu ZnO-CuO được thêm vào dung dịch phẩm màu (25 mL, 20 ppm) và khuấy dưới ánh sáng mặt trời. Nồng độ phẩm màu được theo dõi theo thời gian bằng phương pháp đo quang phổ hấp thụ UV-Vis. Kết quả cho thấy nồng độ phẩm màu giảm đi đáng kể sau 2 giờ chiếu sáng, chứng tỏ vật liệu có khả năng xúc tác mạnh mẽ cho quá trình phân hủy chất ô nhiễm. Cơ chế được đề xuất là do sự hình thành tiếp xúc dị thể p-n giữa ZnO và CuO, giúp tăng hiệu quả tách các cặp electron-lỗ trống được tạo ra khi vật liệu hấp thụ ánh sáng. Các lỗ trống và electron này sau đó sẽ phản ứng với nước và oxy để tạo ra các gốc tự do có hoạt tính cao (•OH, •O₂⁻), là tác nhân chính oxy hóa và phân hủy phân tử phẩm màu.
VI. Kết luận và tương lai nghiên cứu vật liệu composite MOF
Luận văn thạc sĩ về biến tính vật liệu Cu3BTC2 bằng oxit kim loại đã đạt được những kết quả quan trọng và có ý nghĩa khoa học. Công trình đã tổng hợp thành công vật liệu MOF-199 và phát triển một phương pháp hiệu quả để chế tạo vật liệu composite MOF-dẫn xuất ZnO-CuO thông qua kỹ thuật dùng MOF lưỡng kim làm khuôn mẫu. Phương pháp này cho phép tạo ra vật liệu nano có cấu trúc xốp và sự phân tán đồng đều của các pha oxit, một yếu tố quan trọng để tối ưu hóa hiệu suất. Việc chứng minh được hoạt tính ứng dụng xúc tác quang cao của vật liệu ZnO-CuO trong việc phân hủy phẩm màu dưới ánh sáng mặt trời đã mở ra một hướng đi tiềm năng cho lĩnh vực xử lý môi trường. Hướng nghiên cứu này có nhiều triển vọng phát triển trong tương lai. Có thể mở rộng phương pháp này để tổng hợp các hệ composite với các oxit kim loại nano khác như TiO2, Fe3O4, hoặc các oxit kim loại đa thành phần để tạo ra các vật liệu với tính năng đa dạng hơn. Ngoài xúc tác quang, các vật liệu này cũng có thể được khảo sát cho các ứng dụng khác như vật liệu hấp phụ khí độc, cảm biến hóa học, hoặc vật liệu điện cực cho pin và siêu tụ điện. Việc tối ưu hóa cấu trúc nano và hiểu rõ hơn về cơ chế hoạt động ở cấp độ phân tử sẽ là những mục tiêu quan trọng cho các nghiên cứu tiếp theo, góp phần đưa các vật liệu tiên tiến này đến gần hơn với các ứng dụng thực tiễn.
6.1. Tổng kết những đóng góp chính của luận văn thạc sĩ
Luận văn đã đóng góp thành công vào lĩnh vực khoa học vật liệu với các kết quả chính sau: (1) Xây dựng được quy trình tổng hợp tối ưu cho vật liệu MOF-199 bằng phương pháp thủy nhiệt, khảo sát chi tiết ảnh hưởng của các điều kiện phản ứng. (2) Đề xuất và thực hiện thành công một phương pháp mới để tổng hợp vật liệu composite nano ZnO-CuO bằng cách sử dụng MOF lưỡng kim (Zn-Cu)BTC làm tiền chất. (3) Đặc trưng hóa đầy đủ cấu trúc, hình thái của vật liệu tổng hợp bằng các phương pháp hiện đại như phân tích XRD và phân tích SEM. (4) Chứng minh hoạt tính xúc tác quang vượt trội của vật liệu ZnO-CuO trong việc phân hủy phẩm màu hữu cơ, mở ra tiềm năng ứng dụng trong bảo vệ môi trường.
6.2. Hướng phát triển mới cho vật liệu hấp phụ và xúc tác từ MOF
Tương lai của các vật liệu có nguồn gốc từ MOF là vô cùng rộng mở. Dựa trên thành công của luận văn này, các hướng phát triển tiếp theo có thể bao gồm: (1) Tổng hợp các composite MOF/cacbon bằng cách nung MOF trong môi trường trơ để tạo ra vật liệu cacbon xốp có kim loại phân tán, ứng dụng cho xúc tác và lưu trữ năng lượng. (2) Chức năng hóa bề mặt của composite oxit kim loại bằng các nhóm chức hữu cơ hoặc kim loại quý để tăng cường tính chọn lọc và hoạt tính. (3) Ứng dụng các vật liệu này làm vật liệu hấp phụ hiệu năng cao để loại bỏ các ion kim loại nặng hoặc các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy khỏi nước. (4) Khám phá các phương pháp tổng hợp khác như phương pháp sol-gel hay phương pháp tẩm để đưa các oxit kim loại vào trong cấu trúc MOF mà không phá hủy khung, tạo ra các vật liệu lai hóa thực sự.
