Ein Chitin-MOF-Kompositmaterial mit hierarchischem Porensystem für Anwendungen in der Luftfiltration

Metall‐organische Gerüste (MOFs) sind vielversprechende Materialien für die Gastrennung und Luftfiltration. Für diese Anwendungen müssen die MOF‐Kristalle jedoch in robuste und leicht zu handhabende Trägermaterialien eingebettet werden. Wir haben ein chitinbasiertes Netzwerk aus einem marinen Schwamm als ungiftiges, bioabbaubares und leichtes Trägermaterial für die Abscheidung eines MOF verwendet. Die Struktureigenschaften des Materials begünstigen die Kristallanbindung des MOF hauptsächlich im Inneren der hohlen Fasern. Das Kompositmaterial weist ein hierarchisches Porensystem mit einer inneren Oberfläche von 800 m2 g−1 und einem Porenvolumen von 3.6 cm3 g−1 auf. Dieses Porensystem ermöglicht eine gute Transportkinetik und eine sehr hohe Beladung mit dem aktiven Material. Ammoniak‐Durchbruchskurven zeigen zudem die Zugänglichkeit der MOF‐Kristalle und das Adsorptionspotenzial des Kompositmaterials, das vielversprechend für die Aufreinigung toxischer Industriegase ist. Schwamm drüber: Auf hohlen Fasern eines Chitin‐Biopolymers aus einem marinen Schwamm wurden Kristalle eines Metall‐organischen Gerüsts (MOF) abgeschieden. Die Bildung des MOF HKUST‐1 (Cu3BTC2) findet wegen der Proteinfunktionalitäten vor allem im Hohlfaserinneren statt. Dies führt zu einem hierarchischen Porensystem mit einer Oberfläche von bis zu 800 m2 g−1. Das Kompositmaterial ist hoch affin für toxische Industriegase wie NH3.