比钻石还贵！科学家研发出具有世界上最高比孔容积的多孔材料——DUT-60

DUT-60的孔容积为5.02 cm3/g，是迄今在所有晶体骨架材料中所测量到的最高比孔容

对于一些高性能储能系统材料、环境技术材料或催化剂材料来说，孔隙率是一个很重要的参数。一般来说，固态材料的孔越多，其储存的液体和气体的能力也就越大。然而，孔的数量太多也会破坏材料的稳定性。德累斯顿大学化学学院的研究人员们一直在研究这种材料的稳定性极限。近日，他们打破了一项世界纪录：他们开发出一种名为DUT-60的新型晶体结构，该结构具有目前所有已知的晶体中测量到的最高比表面和比孔容积（5.02cm3/g）。

比表面积描述了一个物质的所有表面边界的总和：即外部可见的表面边界和内部孔隙。DTU-60的90.3%都是自由体积。而且金属-有机骨架（MOF）可以吸附大量的气体，这样它就能够储存大量的气体或过滤空气中的有毒气体。德累斯顿大学无机化学教授Stefan Kaskel解释说：“具有如此高的比表面的材料可以在研究过程中出现新的或意想不到的现象，这就能表现出这种新材料对科学研究的重要性。如果你把一克沸石的内表面想象成一个均匀的平面区域，那么它可以覆盖大约800平方米的面积，石墨烯可以占到3000平方米。而一克DUT-60却可以覆盖7800平方米的面积。”

这种材料是通过计算模拟后开发合成的。要知道，只有少数低密度的化合物才具有足够的机械稳定性，可以在没有破坏其表面的情况下吸附气体。Kaskel教授还说道：“我们花了五年的时间才把DUT-60材料由模拟计算环节过渡到纯产品制造环节。由于生产过程十分复杂，该材料比黄金和钻石都要贵，目前只能以每批50毫克的小批量合成。”前一项世界纪录的保持者是NU-110材料，该材料是由西北大学Omar Farha教授于2012年研发出的。这种材料的孔隙体积为4.40 cm3/g，明显低于新的记录保持者。DUT-60材料的发现是在研究晶体多孔材料孔隙率上限这方面迈出的重要一步，而且还促进了研究内表面新技术的发展。

在DFG研究所FOR2433单元内，Kaskel教授和合作伙伴正在加紧生产新的多孔材料，这些材料能够动态地、自适应地调整它们的孔隙大小。“此外，我们正在研究多孔材料在气体储存、环境研究、催化剂、电池和空气过滤等领域的应用。在德累斯顿大学，我们还生产了几公斤的金属有机框架。这些材料可以在德累斯顿材料中心进行订购。”