整个稀土金属家族可以帮助解决酸性气体污染

可以由所有稀土金属制成的材料可能是解决二氧化氮和二氧化硫(NO2和SO2)污染的关键，而二氧化氮和二氧化硫是导致酸雨的原因。

产业前沿编译

橡树岭国家实验室、桑迪亚国家实验室和田纳西大学诺克斯维尔分校的研究人员利用REE基金会，已经开始寻找金属有机框架或MOFs，这种框架可以有效地检测和捕获酸性气体。

在发表在《ACS应用材料与界面》(ACS Applied Materials and Interfaces)杂志上的一篇论文中，科学家们解释说，这种方法包括各种技术解决方案，旨在通过捕获或捕获排放的有毒气体来过滤空气，在某些情况下，捕获的分子也可以存储和再利用。

MOFs本质上是一种由金属原子组成的微观矩阵，它们通过有机分子相互连接，形成一个微小的、相互连接的金属笼子的重复图案。它们就像海绵一样，可以吸附或吸收表面的分子。

研究稀土MOFs的研究人员使用计算机模拟和中子和x射线散射实验的组合来帮助他们确定合成材料的最佳条件。在这个过程中，他们还发现了MOFs中一个有趣缺陷的重要细节，他们说，这个缺陷可能有助于制造捕捉排放或感知有毒气体危险水平的设备。

理解MOFs

据Henkelis和她的同事说，研究的第一步是了解MOFs中的原子键是如何形成的，以及原子是如何排列的。

理想情况下，每个合成MOF内部的笼子形成一个立方体。每个角落都包含一个由6个稀土金属离子组成的簇，立方体中心还有一个簇。簇中的每一对金属离子通过单链或连接分子与另一簇中的另一对金属离子连接。

但有时也会出现缺陷，特别是在铕离子制成的MOFs中，连接子扭结并暴露出稀土离子，这增加了污染物分子被困在结构中的可能性。

为了找出发生这种情况的原因，研究人员结合使用中子和x射线散射实验来绘制材料的原子结构。

他们使用x射线寻找重金属元素，这提供了整体结构的轮廓。此外，为了更好地理解有机分子的排列方式，他们使用一种名为散裂中子源(散裂中子源)的仪器，用中子轰击这些材料，这有助于他们跟踪氢、碳和氧原子的位置，这些原子形成了金属离子簇之间的分子键。

缺陷的影响

从实验中，该团队能够确定，有缺陷的材料实际上比没有缺陷的材料形成得更快。他们还发现，可以通过调整结晶材料生长的温度和时间来有意地诱导缺陷。

然后，研究小组利用从实验中获得的结构数据进行计算机模拟，以了解每种材料——有缺陷和没有缺陷——如何与有毒气体NO2和SO2相互作用。