Dưới đây là bảng tổng hợp 5 loại MOF tiêu biểu nhất thế giới — được nhắc đến trong hầu hết các giáo trình và nghiên cứu hiện nay. Mình trình bày theo kiểu bảng học – thuyết trình (vừa dễ hiểu với học sinh, vừa đủ sâu cho cấp 3 hoặc đại học năm đầu).
🧱 5 loại MOF tiêu biểu và ứng dụng cụ thể
| Tên MOF | Cấu tạo – kim loại chính | Đặc điểm nổi bật | Ứng dụng thực tế / nghiên cứu nổi bật | Ví dụ minh họa dễ hiểu |
|---|---|---|---|---|
| 🧩 MOF-5 (còn gọi là IRMOF-1) | Kẽm (Zn) + liên kết hữu cơ BDC (benzene-1,4-dicarboxylate) | - Là MOF đầu tiên được tổng hợp ổn định. - Độ xốp rất cao (~3000 m²/g). |
- Lưu trữ khí như H₂, CH₄. - Hấp phụ khí độc. - Nền tảng tạo ra hàng loạt MOF mới. |
Giống “miếng bọt biển kim loại” đầu tiên – mở ra kỷ nguyên MOF. |
| 🧮 MOF-74 (hay CPO-27) | Kim loại Mg, Ni, Co, Zn... + DOBDC (2,5-dihydroxyterephthalate) | - Có nhiều vị trí kim loại “trống”, dễ gắn phân tử khác. - Bền nhiệt cao. |
- Thu giữ CO₂ hiệu quả. - Lưu trữ H₂, CH₄. - Xúc tác phản ứng oxy hóa. |
Giống “tổ ong” với nhiều chỗ trống để giữ khí. |
| 🧱 UiO-66 | Zirconium (Zr) + BDC | - Cực kỳ bền nhiệt, bền hóa học, chịu nước tốt. - Dễ biến đổi cấu trúc. |
- Lọc nước, hấp phụ CO₂, xúc tác phản ứng hữu cơ. - Được ứng dụng tại Việt Nam trong xử lý môi trường và quốc phòng (MOF-808 là họ gần UiO-66). |
Giống “khung Lego” siêu bền, có thể thay đổi màu và tính năng theo nhu cầu. |
| ⚗️ ZIF-8 (Zeolitic Imidazolate Framework-8) | Kẽm (Zn) + 2-methylimidazole | - Giống cấu trúc của zeolit (chất xúc tác tự nhiên). - Bền với dung môi và pH. |
- Lọc khí, hấp phụ CO₂, bảo vệ enzyme. - Dẫn thuốc trong y học (ZIF-8 tự tan khi vào môi trường axit dạ dày). |
Giống “tổ ong kim loại” biết “tan ra” đúng chỗ – rất hữu ích trong y học. |
| 🔷 HKUST-1 (còn gọi là MOF-199) | Đồng (Cu) + BTC (benzene-1,3,5-tricarboxylate) | - Màu xanh lam đặc trưng. - Lỗ rỗng lớn, bề mặt ~1800 m²/g. |
- Hấp phụ khí độc, lọc hơi dung môi hữu cơ. - Xúc tác phản ứng hữu cơ. - Dùng trong xử lý ô nhiễm và lọc không khí. |
Giống “bọt biển đồng” – hút khí và hóa chất mạnh như nam châm. |
🧠 Tóm tắt dễ nhớ cho học sinh
| Tên | Đặc điểm chính | Ứng dụng tiêu biểu |
|---|---|---|
| MOF-5 | Tiền thân của mọi MOF, rất xốp | Lưu trữ khí H₂, CH₄ |
| MOF-74 | Giữ khí CO₂ rất tốt | Hấp phụ khí nhà kính |
| UiO-66 | Siêu bền, chịu nước | Lọc nước, xúc tác |
| ZIF-8 | Bền trong môi trường axit, tan sinh học | Dẫn thuốc, lọc khí |
| HKUST-1 | Màu xanh, nhiều ứng dụng | Xử lý ô nhiễm, xúc tác |
🧩 Góc mở rộng cho thuyết trình hoặc poster
-
MOF được ví như “bọt biển phân tử”: có hàng triệu lỗ siêu nhỏ chứa hoặc lọc khí, chất độc, nước…
-
Mỗi MOF có “khung xương” kim loại khác nhau, cho phép “tùy chỉnh tính năng” như trong Lego.
-
Một gam MOF có thể có diện tích bề mặt bằng cả sân bóng đá! ⚽
