Fast Gas‐Adsorption Kinetics in Supraparticle‐Based MOF Packings with Hierarchical Porosity
Abstract: Metal–organic frameworks (MOFs) are microporous adsorbents for high‐throughput gas separation. Such materials exhibit distinct adsorption characteristics owing to the flexibility of the crystal framework in a nanoparticle, which can be different from its bulk crystal. However, for practical applications, such particles need to be compacted into macroscopic pellets, creating mass‐transport limitations. In this work, this problem is addressed by forming materials with structural hierarchy, using a supraparticle‐based approach. Spherical supraparticles composed of nanosized MOF particles are fabricated by emulsion templating and they are used as the structural component forming a macroscopic material. Zeolitic imidazolate framework‐8 (ZIF‐8) particles are used as a model system and the gas‐adsorption kinetics of the hierarchical material are compared with conventional pellets without structural hierarchy. It is demonstrated that a pellet packed with supraparticles exhibits a 30 times faster adsorption rate compared to an unstructured ZIF‐8 powder pellet. These results underline the importance of controlling structural hierarchy to maximize the performance of existing materials. In the hierarchical MOFs, large macropores between the supraparticles, smaller macropores between individual ZIF‐8 primary particles, and micropores inherent to the ZIF‐8 framework collude to combine large surface area, defined adsorption sites, and efficient mass transport to enhance performance.
- Location
-
Deutsche Nationalbibliothek Frankfurt am Main
- Extent
-
Online-Ressource
- Language
-
Englisch
- Bibliographic citation
-
Fast Gas‐Adsorption Kinetics in Supraparticle‐Based MOF Packings with Hierarchical Porosity ; day:26 ; month:09 ; year:2023 ; extent:8
Advanced materials ; (26.09.2023) (gesamt 8)
- Creator
-
Fujiwara, Atsushi
Wang, Junwei
Hiraide, Shotaro
Götz, Alexander
Miyahara, Minoru T.
Hartmann, Martin
Apeleo Zubiri, Benjamin
Spiecker, Erdmann
Vogel, Nicolas
Watanabe, Satoshi
- DOI
-
10.1002/adma.202305980
- URN
-
urn:nbn:de:101:1-2023092715164324897035
- Rights
-
Open Access; Der Zugriff auf das Objekt ist unbeschränkt möglich.
- Last update
-
14.08.2025, 11:01 AM CEST
Data provider
Deutsche Nationalbibliothek. If you have any questions about the object, please contact the data provider.
Associated
- Fujiwara, Atsushi
- Wang, Junwei
- Hiraide, Shotaro
- Götz, Alexander
- Miyahara, Minoru T.
- Hartmann, Martin
- Apeleo Zubiri, Benjamin
- Spiecker, Erdmann
- Vogel, Nicolas
- Watanabe, Satoshi
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