金属有机框架(MOFs)在干旱条件下收集水，这是其他材料无法比拟的。然而，他们的集水能力被限制为每天循环一次。现在，由奥马尔Yaghi美国加州大学伯克利分校的研究人员设计并合成了一种新的铝基MOF，它克服了这些障碍，可以收集比其他MOF多10倍的水，每天可循环150次。
为了测试他们的MOF设备，研究人员前往北美最干燥的沙漠——南加州的莫哈韦沙漠。Yaghi解释说:“我们想在非常极端的气候条件下测试我们的新型MOF水收集器的性能。”该设备连续运行了三天，在相对湿度有时低至10%的高度干旱地区共收获了2.1升。Yaghi说:“结果当然令人印象深刻。”
“全球三分之二的人口生活在严重缺水的条件下，而全球变暖只会使情况变得更糟，”解释说大卫Fairen-Jimenez来自英国剑桥大学的吸附性多孔材料专家。他说:“水的收集对MOFs来说是一个很好的机会，因为传统的吸附材料的性能不太好:硅胶只能在湿度高的时候吸附水，而沸石则表现出太强的相互作用，使再生在能源方面非常昂贵。”
新的财政部也是环保的。作者尼基塔Hanikel解释说，“前几代人使用比铝稀缺600倍的锆，并涉及有机溶剂的合成”。他补充说:“我们的材料收集饮用水，所以我们决定开发一种更环保、可持续的合成方法，采用简单的一锅法，水是唯一的溶剂。”
设计一种新的设计是每天进行更多吸附-解吸循环的关键。Yaghi解释说:“我们创造了一个由几个托盘组成的MOF盒，而不是一个厚的MOF床，支持薄层的MOF，允许更好地暴露在空气中。”他补充说，这加速了水的吸收和释放，最终“让我们每天都要做几个循环”。Hanikel乐观地认为他们可以进一步发展。“从理论上讲，采用更多的MOF床和自动化流程，我们每天的循环次数可以达到100次。”
此外，研究人员对水吸附动力学进行了仔细分析，以寻找“更渴”的MOFs。Fairén-Jiménez说:“在计算机模拟的帮助下，进一步的进展可能很快就会出现。”“算法可以预测新材料的性能，加快整个研究过程，并将最终应用的成本降至最低。”
“扩大这些材料的生产应该是可能的——它们使用一种简单的有机分子和一种最便宜的金属，”Fairén-Jiménez说。Yaghi的团队已经创建了一个初创公司集水该公司将大规模生产新型MOF，并销售集水设备。Yaghi说，原型机“有微波炉那么大，每天可以输送7到10升水”。“我们将在今年秋天推出。”
参考文献
1 N Hanikel等，ACS分科学， 2019, doi:10.1021 / acscentsci.9b00745
费尔南多Gomollón贝尔是一名科学作家和传播者，居住在英国剑桥。
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