a) Phương pháp nhiệt dung môi.
Quá trình tổng hợp MOF-5 trải qua ba giai đoạn chính: tạo tinh thể, trao đổi dung môi và giai đoạn hoạt hóa.
Giai đoạn tạo tinh thể
Hỗn hợp muối Zn(NO3)2.6H2O và axít H2BDC được cho vào cốc thủy tinh chịu nhiệt 50 ml và đậy kín. Sau đó, nhỏ từ từ dung dịch TEA (được pha loãng bằng dung môi DMF) vào hỗn hợp, vừa nhỏ TEA vừa khuấy, đồng thời kiểm soát pH của hỗn hợp [4]. Hỗn hợp sau khi tan hoàn toàn, cho vào thiết bị Autoclave tiến hành gia nhiệt cho phản ứng.
Hình 2.2. Hệ thống Autoclave
Giai đoạn trao đổi dung môi.
Thiết bị Autoclave sau khi được lấy ra từ thiết bị gia nhiệt, để nguội đến nhiệt độ phòng. Sau đó tiến hành loại bỏ dung môi thừa sau quá trình tổng hợp. Tinh thể MOF-5 tiếp tục được rửa 3 lần, mỗi lần 10 ml dung môi DMF ((3 lần 10 ml)/ 3 ngày). Sau mỗi lần rửa, các tinh thể MOF-5 được ngâm tiếp trong dung môi DMF trong vòng 24h ((3 lần 10 ngày)/3 ngày). Tiếp theo, các tinh thể MOF-5 được rửa với dung môi Dichloromethane (DCM) 3 lần, mỗi lần 10 ml, sau đó ngâm trong dung môi DCM trong vòng 24h, kết thúc quá trình trao đổi dung môi của quá trình tổng hợp[1], [4], [24].
Giai đoạn hoạt hóa
Tinh thể MOF-5 sau khi thu được qua quá trình rửa và ngâm các dung môi DMF và DCM, được đem đi sấy sơ bộ và hoạt hóa trong lò nung tại 125o
C, trong vòng 6h [24].
b) Tổng hợp MOF-5 theo phương pháp hoàn lưu nhiệt.
Hoàn lưu nhiệt là quá trình gia nhiệt các chất phản ứng, trong khi liên tục làm mát hơi bay lên bằng nước mát, để ngưng tụ lại thành chất lỏng và quay trở lại bình cầu. Phương pháp này dùng để gia nhiệt hỗn hợp đến nhiệt độ phản ứng cần thiết mà không làm bay hơi các dung môi.
Đã có rất nhiều công trình nghiên cứu về quá trình tổng hợp MOF-5, thông thường được sử dụng nhất là theo phương pháp nhiệt dung môi. Tuy nhiên, điểm mới của đồ án này là tổng hợp MOF-5 theo phương pháp hoàn lưu nhiệt.
Quá trình chuẩn bị mẫu tương tự như mẫu theo phương pháp nhiệt dung môi. Hỗn hợp được cho vào bình cầu. Bình cầu được cắm một ống nhiệt kế nhằm theo dõi nhiệt độ phản ứng và đặt trên bếp điện.
Giai đoạn trao đổi dung môi và hoạt hóa, được tiến hành tương tự như phương pháp nhiệt dung môi.