Chemical engineering of zeolitic imidazolate frameworks (ZIFs) for adsorptive and catalytic applications

Dit onderzoek richt zich op de ontwikkeling van geavanceerde Metal–Organic Frameworks (MOF’s), in het bijzonder Zeolitic Imidazolate Frameworks (ZIF’s), met behulp van een energiezuinige en milieuvriendelijke synthesemethode: de in-situ thermische (IST) benadering. Deze methode maakt de directe vorming van zeer poreuze en kristallijne structuren mogelijk, zonder het gebruik van oplosmiddelen, hoge druk of uitgebreide processtappen. Door de eenvoud, lage kost en beperkte ecologische impact is IST een veelbelovende aanpak voor grootschalige productie van MOF-materialen. Met de IST-methode werden ZIF-8 en ZIF-67 gemodificeerd met metalen zoals koper, palladium, ijzer, mangaan en nikkel. Hierdoor ontstonden materialen met verbeterde katalytische en adsorptieve eigenschappen, dankzij een betere metaalverdeling, gecontroleerde porositeit en geoptimaliseerde actieve sites. De aldus verkregen katalysatoren vertoonden een hoge efficiëntie in belangrijke organische reacties, waaronder click-chemie en koolstof-koolstofkoppelingen, zelfs onder milde omstandigheden. Daarnaast bleken de via IST gesynthetiseerde ZIF-adsorbenten zeer effectief in het verwijderen van schadelijke organische vervuilers uit water, zoals malachietgroen en doxycycline. Hun hiërarchische poriestructuur en gunstige oppervlaktechemie zorgden voor snelle opname en goede herbruikbaarheid. Dit onderzoek toont aan dat de IST-methode een duurzame en veelzijdige strategie biedt voor het ontwikkelen van hoogwaardige ZIF-materialen, met belangrijke toepassingen in groene katalyse, waterzuivering en industriële processen.