NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CD-MOF TRONG LƯU TRỮ THUỐC

Luận văn nghiên cứu ứng dụng CD-MOF trong lưu trữ thuốc, chuyên ngành Công nghệ Hóa học. Tìm hiểu khả năng hấp phụ Vitamin của vật liệu CD-MOF.

• Tác giả: Tôn Anh Minh Trí
• Người hướng dẫn: PGS.TS Lê Thị Hồng Nhan
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa - ĐHQG-HCM
• Chuyên ngành: Công Nghệ Hóa Học
• Đề tài: Nghiên Cứu Khả Năng Ứng Dụng CD-MOF Trong Lưu Trữ Thuốc
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Nghiên Cứu CD MOF và Lưu Trữ Thuốc

Trong bối cảnh khoa học công nghệ phát triển, các loại vật liệu có cấu trúc mao quản ngày càng được ứng dụng rộng rãi. Vật liệu khung hữu cơ kim loại (MOF) nổi lên như một giải pháp tiềm năng trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là lưu trữ thuốc. MOF được tạo thành từ các cầu nối hữu cơ và tâm kim loại, sở hữu những đặc tính ưu việt như cấu trúc tinh thể, diện tích bề mặt riêng lớn, và khả năng tùy biến cấu trúc. Những tính chất này mở ra cơ hội kiểm soát khả năng lưu trữ thuốc một cách hiệu quả. Nghiên cứu này tập trung vào ứng dụng CD-MOF, một loại MOF đặc biệt tổng hợp từ β-cyclodextrin, nhằm mục tiêu hấp phụ Vitamin. Việc sử dụng CD-MOF hứa hẹn mang lại một hệ thống phân phối thuốc an toàn, hiệu quả, và có khả năng phân hủy sinh học. Theo nghiên cứu của Giáo sư Omar Yaghi tại UCLA, MOF có diện tích bề mặt rất lớn, vượt trội so với các vật liệu zeolit truyền thống.

1.1. Giới thiệu vật liệu CD MOF Cấu trúc và Đặc tính

CD-MOF là một loại MOF đặc biệt được tạo ra từ cyclodextrin, một oligosaccharide vòng có khả năng tạo phức với nhiều loại phân tử khác nhau. Cấu trúc của CD-MOF bao gồm các phân tử cyclodextrin liên kết với nhau thông qua các ion kim loại, tạo thành một mạng lưới ba chiều với các lỗ xốp có kích thước nano. Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc hấp phụ và lưu trữ thuốc. Tính chất quan trọng của CD-MOF bao gồm độ xốp cao, diện tích bề mặt lớn và khả năng phân hủy sinh học.

1.2. Ứng dụng của MOF trong Hệ thống phân phối thuốc

MOF đang trở thành một vật liệu đầy hứa hẹn trong lĩnh vực hệ thống phân phối thuốc do khả năng kiểm soát sự giải phóng thuốc và tăng cường hiệu quả điều trị. Với cấu trúc lỗ xốp, MOF có thể chứa một lượng lớn thuốc và giải phóng chúng một cách từ từ, kéo dài thời gian tác dụng của thuốc. Ngoài ra, MOF có thể được thiết kế để nhắm mục tiêu cụ thể đến các tế bào hoặc mô bệnh, giúp giảm thiểu tác dụng phụ của thuốc.

II. Tổng Hợp CD MOF Phương Pháp và Quy trình tối ưu

Quá trình tổng hợp CD-MOF đóng vai trò then chốt trong việc xác định cấu trúc và tính chất của vật liệu, từ đó ảnh hưởng đến khả năng lưu trữ thuốc và hấp phụ Vitamin. Nghiên cứu này sử dụng phương pháp khuếch tán dung môi để tổng hợp CD-MOF từ β-cyclodextrin và các base như NaOH hoặc KOH. Các thông số như tỷ lệ nguyên liệu, dung môi, nhiệt độ, và thời gian phản ứng cần được kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo thu được CD-MOF với độ xốp cao và diện tích bề mặt lớn. Kết quả cho thấy phương pháp này hiệu quả trong việc tạo ra vật liệu có khả năng hấp phụ tốt. Theo tài liệu nghiên cứu, các thí nghiệm được thực hiện và đánh giá bằng SEM, TEM, XRD và FT-IR để kiểm tra chất lượng CD-MOF

2.1. Phương Pháp Khuếch Tán Dung Môi Ưu điểm và Nhược điểm

Phương pháp khuếch tán dung môi là một kỹ thuật phổ biến được sử dụng để tổng hợp CD-MOF do tính đơn giản và khả năng kiểm soát kích thước tinh thể. Tuy nhiên, phương pháp này cũng có một số nhược điểm, bao gồm thời gian phản ứng dài và hiệu suất thấp. Cần tối ưu hóa các thông số như tốc độ khuếch tán, nồng độ dung dịch và nhiệt độ để cải thiện hiệu suất tổng hợp.

2.2. Ảnh hưởng của Tỷ lệ Nguyên Liệu đến Cấu trúc MOF và Độ xốp

Tỷ lệ giữa β-cyclodextrin và base (NaOH hoặc KOH) có ảnh hưởng đáng kể đến cấu trúc và độ xốp của CD-MOF. Tỷ lệ tối ưu cần được xác định thông qua các thí nghiệm khác nhau. Tỷ lệ quá cao hoặc quá thấp có thể dẫn đến sự hình thành các pha tạp hoặc giảm diện tích bề mặt của vật liệu.

2.3. Hướng dẫn Hoạt Hóa CD MOF Tăng Diện tích bề mặt và Khả năng hấp phụ

Sau khi tổng hợp, CD-MOF cần được hoạt hóa để loại bỏ các phân tử dung môi và tạp chất còn lại trong lỗ xốp, từ đó tăng diện tích bề mặt và khả năng hấp phụ. Quá trình hoạt hóa thường bao gồm sấy chân không hoặc rửa bằng các dung môi khác nhau. Cần kiểm soát nhiệt độ và thời gian hoạt hóa để tránh làm hỏng cấu trúc của CD-MOF.

III. Đánh Giá Khả Năng Hấp Phụ Vitamin Của Vật Liệu CD MOF

Việc đánh giá khả năng hấp phụ Vitamin của CD-MOF là bước quan trọng để xác định tiềm năng ứng dụng của vật liệu trong lưu trữ thuốc. Nghiên cứu này sử dụng Vitamin C làm chất mô hình để đánh giá khả năng hấp phụ của CD-MOF tổng hợp từ các base khác nhau (ví dụ: NaOH, KOH). Các phương pháp như quang phổ UV-Vis và sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) được sử dụng để xác định lượng Vitamin C được hấp phụ vào CD-MOF. Kết quả cho thấy CD-MOF có khả năng hấp phụ Vitamin C đáng kể, mở ra tiềm năng ứng dụng trong việc bảo vệ và phân phối Vitamin C.

3.1. Sử dụng UV Vis Để Đánh Giá Lượng Vitamin C Hấp Phụ vào CD MOF

Quang phổ UV-Vis là một phương pháp đơn giản và hiệu quả để xác định lượng Vitamin C được hấp phụ vào CD-MOF. Phương pháp này dựa trên việc đo độ hấp thụ ánh sáng của dung dịch Vitamin C trước và sau khi tiếp xúc với CD-MOF. Sự khác biệt về độ hấp thụ cho phép tính toán lượng Vitamin C đã được hấp phụ.

3.2. So Sánh Khả Năng Hấp Phụ Vitamin C của CD MOF Na và CD MOF K

Nghiên cứu so sánh khả năng hấp phụ Vitamin C giữa CD-MOF-Na và CD-MOF-K để đánh giá ảnh hưởng của loại base sử dụng trong quá trình tổng hợp. Kết quả cho thấy CD-MOF-Na có thể có khả năng hấp phụ Vitamin C cao hơn so với CD-MOF-K do cấu trúc lỗ xốp khác nhau.

3.3. Ảnh hưởng của Nồng độ Vitamin đến Hiệu quả Lưu trữ thuốc của CD MOF

Nồng độ Vitamin C trong dung dịch có ảnh hưởng đến lượng Vitamin C được hấp phụ vào CD-MOF. Các thí nghiệm với các nồng độ Vitamin C khác nhau cần được thực hiện để xác định nồng độ tối ưu cho quá trình hấp phụ. Nồng độ quá cao có thể dẫn đến sự bão hòa của các vị trí hấp phụ trên CD-MOF.

IV. Nghiên Cứu Giải Phóng Thuốc Có Kiểm Soát Từ Vật Liệu CD MOF

Một trong những ưu điểm quan trọng của CD-MOF là khả năng giải phóng thuốc có kiểm soát, giúp duy trì nồng độ thuốc ổn định trong cơ thể và kéo dài thời gian tác dụng. Nghiên cứu này tập trung vào việc khảo sát động học giải phóng Vitamin C từ CD-MOF trong các điều kiện môi trường khác nhau (ví dụ: pH, nhiệt độ). Các kết quả thu được sẽ cung cấp thông tin quan trọng về cơ chế giải phóng thuốc và khả năng điều chỉnh tốc độ giải phóng.

4.1. Khảo Sát Động Học Giải Phóng Thuốc Từ CD MOF Theo Thời Gian

Động học giải phóng thuốc mô tả tốc độ giải phóng Vitamin C từ CD-MOF theo thời gian. Các thí nghiệm được thực hiện bằng cách đo lượng Vitamin C được giải phóng vào dung dịch theo các khoảng thời gian khác nhau. Dữ liệu thu được được sử dụng để xây dựng các mô hình động học và xác định các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ giải phóng.

4.2. Ảnh hưởng Của pH Đến Quá Trình Giải Phóng Vitamin C Từ CD MOF

pH của môi trường có thể ảnh hưởng đến quá trình giải phóng Vitamin C từ CD-MOF. Các thí nghiệm được thực hiện ở các pH khác nhau để xác định ảnh hưởng của pH đến tốc độ giải phóng và cơ chế giải phóng. Kết quả có thể cung cấp thông tin quan trọng để thiết kế các hệ thống phân phối thuốc phù hợp với các môi trường sinh học khác nhau.

4.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến giải phóng thuốc có kiểm soát

Nhiệt độ của môi trường có thể ảnh hưởng đến quá trình giải phóng Vitamin C từ CD-MOF. Các thí nghiệm được thực hiện ở các nhiệt độ khác nhau để xác định ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ giải phóng và cơ chế giải phóng. Kết quả có thể cung cấp thông tin quan trọng để thiết kế các hệ thống phân phối thuốc phù hợp với các môi trường sinh học khác nhau.

V. Tính Tương Thích Sinh Học và Độc Tính Của Vật Liệu CD MOF

Để đảm bảo an toàn khi ứng dụng CD-MOF trong lưu trữ thuốc, việc đánh giá tính tương thích sinh học và độc tính của vật liệu là vô cùng quan trọng. Nghiên cứu này thực hiện các thí nghiệm in vitro để đánh giá độc tính của CD-MOF trên các dòng tế bào khác nhau. Các thí nghiệm này giúp xác định nồng độ CD-MOF an toàn và đánh giá khả năng gây kích ứng hoặc tổn thương tế bào của vật liệu. Các nghiên cứu này là tiền đề quan trọng cho các ứng dụng in vivo trong tương lai.

5.1. Đánh Giá Độc Tính In Vitro Của CD MOF Trên Các Dòng Tế Bào

Các thí nghiệm đánh giá độc tính in vitro được thực hiện bằng cách cho các tế bào tiếp xúc với CD-MOF ở các nồng độ khác nhau và đánh giá sự sống sót và chức năng của tế bào. Các phương pháp như MTT assay và LDH assay được sử dụng để đo lường độc tính của CD-MOF.

5.2. Ảnh hưởng của Kích Thước Nanomaterials Đến Tính Tương Thích Sinh Học

Kích thước của CD-MOF có thể ảnh hưởng đến tính tương thích sinh học của vật liệu. Các hạt nanomaterials nhỏ hơn có xu hướng xâm nhập vào tế bào dễ dàng hơn, nhưng cũng có thể gây ra độc tính cao hơn. Cần tối ưu hóa kích thước của CD-MOF để đảm bảo tính tương thích sinh học tốt.

5.3. Đánh Giá tính tan của CD MOF

Tính tan của CD-MOF ảnh hưởng đến khả năng giải phóng Vitamin C từ CD-MOF. Các thí nghiệm được thực hiện để đánh giá tính tan của CD-MOF bằng cách cho CD-MOF trong các dung môi khác nhau.

VI. Kết Luận và Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo Về CD MOF

Nghiên cứu này đã chứng minh tiềm năng của CD-MOF trong ứng dụng lưu trữ thuốc và hấp phụ Vitamin. Kết quả cho thấy CD-MOF có khả năng hấp phụ Vitamin C đáng kể và có thể kiểm soát quá trình giải phóng thuốc. Tuy nhiên, cần thực hiện thêm nhiều nghiên cứu để tối ưu hóa quá trình tổng hợp, cải thiện khả năng hấp phụ và giải phóng, đồng thời đánh giá tính tương thích sinh học và độc tính của vật liệu một cách toàn diện. Các hướng nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc sử dụng CD-MOF để lưu trữ và phân phối các loại thuốc khác nhau, cũng như phát triển các hệ thống phân phối thuốc nhắm mục tiêu sử dụng CD-MOF.

6.1. Tiềm Năng Ứng Dụng Sinh Học Của CD MOF Trong Tương Lai

CD-MOF có tiềm năng ứng dụng sinh học rộng rãi trong các lĩnh vực như phân phối thuốc, chẩn đoán hình ảnh và kỹ thuật mô. Các nghiên cứu trong tương lai có thể tập trung vào việc phát triển các hệ thống phân phối thuốc thông minh sử dụng CD-MOF để nhắm mục tiêu đến các tế bào ung thư hoặc các mô bị tổn thương.

6.2. Nghiên cứu cải thiện Tính Ổn Định Của CD MOF trong Môi Trường Sinh Học

Tính ổn định của CD-MOF trong môi trường sinh học là một yếu tố quan trọng cần được cải thiện. Các nghiên cứu có thể tập trung vào việc biến đổi bề mặt của CD-MOF để tăng cường tính ổn định và giảm thiểu sự phân hủy của vật liệu trong môi trường sinh học.

6.3. Nghiên Cứu Ứng Dụng CD MOF trong Vận Chuyển Thuốc

Nghiên cứu và phát triển các hệ thống vận chuyển thuốc hiệu quả sử dụng CD-MOF. Việc vận chuyển thuốc hiệu quả sẽ tăng cường hiệu quả điều trị và giảm tác dụng phụ.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. VẬT LIỆU KHUNG HƯU CƠ – KIM LOẠI (MOF) 1. Giới thiệu chung Trong những thập niên gần đây, sự phát triển của khoa học công nghệ không ngừng nâng cao, nhất là công nghiệp hóa học, người ta thường gặp các loại vật liệu có cấu trúc mao quản. Nhờ một hệ thống mao quản bên trong khá phát triển mà vật liệu mao quản có nhiều tính chất lý hóa đặc biệt, thu hút sự quan tâm của nhiều nhà khoa học và công nghệ thuộc nhiều ngành khác nhau như hóa học, vật lý, luyện kim, sinh học…Vật liệu xốp được chia thành ba loại: microporous có đường kinh lỗ xốp nhỏ hơn 2nm, mesoporous từ 2nm đến 5nm và macroporous lớn hơn 50nm [1].

Vật liệu khung hữu cơ - kim loại (MOF) được tạo thành từ các nối hữu cơ và các tâm kim loại. Để có những đặc tính thuận lợi của cả vật liệu xốp hữu cơ lẫn vô cơ, khung cơ- kim MOF được biết đến như là vật liệu bền, trật tự, có diện tích bề mặt rất cao, có vai trò quan trọng cả về tách khí và xúc tác [2]. Những năm gần đây việc nghiên cứu trong lĩnh vực vật liệu khung hữu cơ kim loại dựa trên sự liên kết giữa ion kim loại và cầu nối hữu cơ ngày càng nhiều. Nhóm vật liệu( MOF) này được nghiên cứu thành công nhất bởi nhóm của Giáo sư Omar Yaghi tại Trường Đại học California tại thành phố Los Angeles, Mỹ (UCLA) [3].

2 a) microporous < 2nm b) mesoporous 2-50 nm c) macroporous > 50 nm Hình 1.1 Một số vật liệu vô cơ có cấu trúc mao quản Vật liệu khung hữu cơ - kim loại (MOF) là một nhóm vật liệu lai đang được quan tâm nhiều hiện nay. Chúng gồm vô số mạng lưới tinh thể với đỉnh vô cơ (các ion kim loại hoặc cụm) và các thanh chống hữu cơ, gắn kết bằng các liên kết phối trí với lực liên kết vừa phải. Những kết quả mới đây cho thấy vật liệu có kích thước lỗ xốp nano cố định, một đặc tính chứng tỏ vật liệu có diện tích nội cao, tỷ trọng thấp, và cấu trúc lỗ xốp đồng nhất và cửa lỗ xốp có kích thước phân tử. Điều quan trọng, tính chất tinh thể của vật liệu MOF cho phép xác định cấu trúc rõ ràng bằng phương pháp XRD.

Các kiến thức về liên kết nguyên tử có thể ứng dụng mô hình tính toán của tương tác tĩnh và động năng của MOF với thế hấp phụ (tức là, dự đoán hoặc giải thích mô hình đường đẳng nhiệt nguyên tử và phân tử, năng lượng liên kết, và tác động chuyển dịch). Một số các đặc tính này được tìm thấy ở các vật liệu khác như Zeolite xốp; tuy nhiên, MOF có những khác biệt so với Zeolite. Có lẽ sự khác biệt đáng kể nhất nằm ở thành phần hữu cơ của MOF, zeolit thiếu các khung có thành phần hữu cơ.2 Sự kết nối các nút kim loại và các thanh chống hữu cơ tạo thành vật liệu có cấu trúc ba chiều. Cấu trúc của MOF được xác định bởi dạng hình học phối trí của các nút kim loại (các ion kim loại hoặc các SBU Kim loại-Carboxylate) và các thanh chống hữu cơ.

Hai SBUs kim loại-carboxylate, Cr3O(CO2)6M3 (CO2 =nhóm carboxylate; M=phân tử phối trí không cầu nối, như H2O) và Zn4O(CO2)6 , với 6 điểm định hướng nhưng hình học định hướng khác nhau, nối với nhau bằng các thanh chống BDC dẫn đến cấu trúc hình học khác nhau, MIL-88B ([Cr3OM3(BDC)3]) và IRMOF-1 ([Zn4O(BDC)3]). Kết nối tương tự các SBU Zn4O(CO2)6 bởi các thanh chống ba đầu nối BTB thay vì phối tử hai đầu BDC dẫn đến cấu trúc khác nhau MOF-177 ([Zn4O(BTB)2]). Các tính chất của khung cơ kim, như đường kính lỗ xốp, cấu trúc lỗ xốp, do đó khác nhau.3 Những cấu trúc MOFs được xây dựng bởi các cụm kim loại và thanh chống khác nhau. Kim loại polyheron: màu xanh, Oxi:màu đỏ, Carbon:màu đen.

Các khối cầu màu vàng nằm ở lỗ xốp. Các nút kim loại kiểm soát dạng hình học (thẳng hàng, tứ diện, bát diện, .) và định hướng các liên kết với thanh chống hữu cơ như cường độ liên kết, định hướng kích thước lỗ xốp. Việc hiểu được cơ chế hình học của phối trí giữa các nút kim loại và các thanh chống hữu cơ sẽ giúp dự đoán hình học khung mạng và cách thức tổng hợp MOF có kích thước cụ thể, kích thước lỗ xốp và đặc trưng riêng. Đặc tính của MOF So với các vật liệu xốp khác, vật liệu MOF có những ưu điểm như: kết hợp cả thành phần hữu cơ và vô cơ; có cấu trúc dạng tinh thể trật tự ba chiều xác định, có độ xốp cao và có khả năng biến đổi cấu trúc.

Một trong các đặc điểm nổi bật của loại vật liệu này là bề mặt riêng cực lớn, tới hàng nghìn m2/g. Thực nghiệm đã cho thấy vật liệu MOF là loại vật liệu có bề mặt riêng rất cao .Bề mặt riêng cao nhất của vật liệu zeolit là khoảng 900 m2/g trong khi đó MOF-200 có thể đạt tới 10000 m2/g [4]. 5 Đặc trưng quan trọng của MOFs là kích thước, hình dạng, chiều của lỗ xốp và tác động hóa học đến môi trường có thể được kiểm soát tốt khi lựa chọn các cấu trúc polimer thích hợp. Với mỗi cấu trúc, nó sẽ chọn lọc các phân tử đi qua giống như một rây phân tử.

Kitagawa và cộng sự khảo sát phản ứng Knoevenagel giữa benzaldehyde với các hợp chất methylene hoạt động như malonitrile, ethyl cyanoacetate, cyano- acetic acid, tert-butyl ester, dùng xúc tác polymer phối trí xốp 3D [Cd(4- btapa)2(NO3)2]·6H2O·2DMF)n được tổng hợp từ từ phản ứng giữa Cd(NO3)2·4H2O và amide (4-btapa). Kết quả malonitrile cho độ chuyển hóa đạt cao nhất 98 %, trong khi các chất còn lại đạt kết quả không đáng kể, nguyên nhân do kích thước của chất phản ứng và kích thước lỗ xốp. Các phân tử phản ứng bên trong qua trạng thái chuyển tiếp. MOFs cũng có thể được thay đổi, nâng cao chức năng bằng các nhóm chức để hình thành các vật liệu mới.

MOF được xác định là vật liệu có cấu trúc tinh thể đồng đều nhất, do cấu trúc vách ngăn ở dạng phân tử khác biệt với những vách ngăn dày trong cấu trúc vật liệu xốp vô cơ thông thường. Hấp phụ, tách và lưu trữ khí Khả năng hấp phụ, tách khí của một vật liệu xốp phụ thuộc vào hình dạng, kích thước và tính chất hóa lý của chất hấp phụ, thành phần của hỗn hợp khí và của cả bản thân vật liệu xốp. Khả năng tách khí được xác định dực trên sự khác biệt của lực tương tác giữa từng khí thành phần với vật liệu xốp. Sự khác biệt đó quyết định bởi các yếu tố như lập thể, động học hay cân bằng.

Một vật liệu hấp phụ tốt cần đáp ứng các yếu tố như có khả năng hấp phụ cao, nhanh đạt đến cân bằng hấp phụ, độ chọn lọc cao, sự hấp phụ là thuận nghịch (có khả năng giải hấp) và có độ bền nhiệt chấp nhận được. Để đáp ứng tốt các yếu tố trên, các đặc điểm cấu trúc và tính chất hóa lý của vật liệu xốp như diện tích bề mặt riêng, tính chất của lỗ xốp (kích thước, thể tích, loại nhóm chức hóa học) cần có thể điều chỉnh được. Tuy nhiên việc điều chỉnh này không dễ thực hiện 6 được với đa số các loại vật liệu xốp.1 [5-28] trình bày sự so sánh các đặc điểm cấu trúc và tính chất hóa lý giữa một số các loại vật liệu xốp thông dụng trong công nghiệp và vật liệu MOFs.1 So sánh các đặc điểm cấu trúc và tính chất hóa lý giữa một số các loại vật liệu xốp thông dụng trong công nghiệp và vật liệu MOF Vật liệu Đặc điểm cấu trúc và lỗ xốp Diện tích Kích thước lỗ xốp xốp bề mặt riêng (m2/g) Silica gel Vô định hình; hình dạng, kích Đường kính trung thước lỗ xốp không đồng đều; bình: 20 – 30 Å. các nhóm chức bề mặt chủ yếu là nhóm hydroxyl gần như trung tính.

Alumina Vô định hình; hình dạng, kích Đường kính trung < 1000 hoạt tính thước lỗ xốp không đồng đều; bình: 20 – 50 Å. các nhóm chức bề mặt chủ yếu là nhóm hydroxyl tính axit hay bazơ. Zeolite Tinh thể; hình dạng, kích Đường kính cửa sổ thước lỗ xốp đồng đều. Carbon Vô định hình; hình dạng, kích Đường kính trung hoạt tính thước lỗ xốp không đồng đều; Đến vài bình: 3 – 100 Å.

độ phân cực trên bề mặt ngàn không đồng đều. 7 Carbon rây Vô định hình; kích thước lỗ Đường kính cửa sổ: phân tử xốp lớn hơn trong cacbon hoạt 3 – 5 Å. MOFs Tinh thể; hình dạng, kích thước và nhóm chức bề mặt lỗ xốp có thể điều chỉnh linh hoạt. Việc lựa chọn vật liệu hấp phụ còn được xem xét dựa trên kích thước và một số tính chất hóa lý của khí được hấp phụ.

Các tính chất đó là khả năng phân cực, độ cảm từ, momen lưỡng cực thường trực, momen tứ cực, tính acid-base, tính oxi hóa−khử và tính chất phối trí. Các thông số trên của một số chất khí và hơi quan trọng được tóm tắt trong Bảng 1.2 Tính chất hóa lý của một số khí và hơi. Khí Đường kính Khả năng Momen lưỡng Momen tứ Điểm hấp động học phân cực × cực µ × 1018 cực × 1026 Tính chất sôi (K) 25 3 2 phụ (Å) 10 (cm ) (esu cm) (esu cm ) H2 20.50 σ−cho/π−nhận CO2 216.30 axit Oxi hóa−khử, NO 121.15872 − σ−cho Oxi hóa−khử, NO2 302.16083 − Oxi hóa−khử Acid, SO2 263.63305 − σ−cho/π−nhận, oxi hóa−khử Acid, oxi H2S 212.97833 − hóa−khử σ−cho, liên kết H2O 373.93 0 0 − Hydrogen có thể được lưu giữ trong vật liệu MOFs chủ yếu bởi hấp phụ vật lý với năng lượng tương tác khoảng 4-8 kJ mol-1. Do đó, các nghiên cứu hiện nay đa số được thực hiện ở 77 K.

Các tính toán lý thuyết cho thấy cần năng lượng tương tác khoảng 15 kJ.mol-1 để H2 có thể được lưu giữ ở nhiệt độ phòng và áp suất 1,5-20 bar. 9 Các phương pháp phân tích hóa lý hiện đại như phương pháp nhiễu xạ/tán xạ nơtron [30-34] hay các tính toán lý thuyết [35] cho thấy những vị trí có thể tương tác với phân tử hydrogen trong một số vật liệu MOFs là tâm kim loại chưa bão hòa số phối trí và cầu nối hữu cơ.