Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Chemistry

Udarbejdelse af Hydrofobe Metal-Organic Frameworks via Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition af perfluoralkaner til fjernelse af ammoniak

Published: October 10, 2013 doi: 10.3791/51175

Summary

Heri procedurerne for plasma forbedret kemisk dampudfældning af perfluoralkaner på mikroporøse materialer såsom metal-organiske rammer for at forbedre deres stabilitet og hydrofobicitet er beskrevet. Endvidere gennembrud afprøvning af milligram mængder af prøver er beskrevet i detaljer.

Abstract

Plasma kemisk dampudfældning (PECVD) af perfluoralkaner har længe været undersøgt for tuning befugtning egenskaber overflader. For high areal mikroporøse materialer, såsom metal-organiske rammer (MOF), unikke udfordringer præsenterer sig for PECVD behandlinger. Heri protokollen for udvikling af en MOF, der tidligere var ustabil til fugtige forhold præsenteres. Protokollen beskriver syntesen af ​​Cu-BTC (også kendt som HKUST-1), til behandling af Cu-BTC med PECVD af perfluoralkaner, aldring materialer under fugtige forhold, og de efterfølgende ammoniak microbreakthrough eksperimenter på milligram mængder af mikroporøse materialer. Cu-BTC har et ekstremt stort overfladeareal (~ 1.800 m 2 / g) i forhold til de fleste materialer eller overflader, der tidligere er blevet behandlet af PECVD metoder. Parametre som kammertryk og behandlingstiden er yderst vigtigt at sikre perfluoralkan plasma trænger ind og reageres med de indre MOF overflader. Desuden kan protokollen for ammoniak microbreakthrough eksperimenter, der er fremsat her udnyttes til en lang række test-gasser og mikroporøse materialer.

Introduction

Metal-organiske rammer (MOF) er blevet en førende klasse af porøse materialer til giftig gas fjernelse 1-3. MOFs have en hidtil uset mulighed for at skræddersy funktionalitet til målrettet kemisk interaktion. Cu-BTC (også kendt som HKUST-1 eller Cu 3 (BTC) 2) er tidligere blevet fundet at have en usædvanlig høj belastning ammoniak, men dette er til en pris på materialets strukturelle stabilitet 4. Yderligere undersøgelser af Cu-BTC har indikeret, at fugt i sig selv er i stand til at nedbryde MOF struktur, hvilket gør det ineffektivt for mange potentielle anvendelser 5,6,21. Den strukturelle instabilitet af visse carboxylat indeholdende MOFs i tilstedeværelse af flydende vand eller høj luftfugtighed har været en stor afskrækkende til brug i kommercielle eller industrielle applikationer 7.

Det ville være mest ideelt for MOFs anvendes til kemisk fjernelse har iboende stabilitet i nærvær af fugtighed. Men mange MOFs med overlegen stabilitet, såsom UiO-66, har dårlig kemisk fjernelse kapaciteter, mens mange MOFs med åbne metal sites som MOF-74 og Cu-BTC har overlegne kemisk fjernelse kapaciteter 2,4,8,9. Den åbne metal steder i MOF-74 og Cu-BTC forbedre optagelsen af ​​giftige gasser såsom ammoniak, men disse steder er også modtagelige for bindende vand, forgifter de aktive steder og i mange tilfælde fører til strukturel sammenbrud. For at bevare de kemiske egenskaber af en vand ustabil MOF har forskellige forsøg på at forbedre vand stabilitet MOFs blevet foretaget. MOF-5 er blevet vist at have en forbedring i modstandsdygtighed over for fugt ved termisk behandling ved at skabe et carbonholdigt lag omkring MOF, men den øgede hydrofobicitet er på bekostning af overfladeareal og i sidste ende funktionalitet 10. MOF-5 er også blevet vist at have sin hydrostability øges gennem doping med Ni 2 + ioner 11. Endvidere, 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octan indeholderING MOFs (også kendt som DMOFs) er blevet brugt til at vise tuning af vand stabilitet gennem inkorporering af forskellige vedhæng grupper på 1,4-benzen dicarboxylat linker 12,13.

Den manglende hydrostability visse MOFs, specielt dem med høj giftig gas optagelse, førte til anvendelse af plasmaforstærket kemisk dampudfældning (PECVD), i perfluoralkaner at skabe fluorerede grupper på overfladerne af MOF at øge sin hydrofobicitet 14. Denne teknik har den unikke fordel, at det kan bruges til at ændre en MOF aromatiske hydrogenatomer, såvel som andre potentielle funktionelle grupper på de indvendige overflader af MOFs. Dog kan teknikken være vanskeligt at styre på grund af dannelsen af ​​stærkt reaktive radikaler i plasmaet. Radikalerne ikke kun reagerer med de aromatiske hydrogenatomer, men også med CF x grupper allerede reageret på de MOF overflader. Omhyggelig kontrol af proceduren er nødvendig for at sikre pore bloPakken skal ikke forekommer, hvilket gør MOF ineffektiv. Denne teknik er blevet brugt af andre til at ændre befugtning egenskaber af kulstof materialer, men til vores viden det havde aldrig tidligere været brugt til at forbedre hydrostability af mikroporøst materiale 15,16..

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1.. Cu-BTC Syntese og klargøring

  1. Rør 12,5 ml deioniseret vand og 12,5 ml dimethylformamid i en 100 ml skruelåg krukke ca 5 min.
  2. Tilføj 0,87 g (3,6 mmol) kobber (II)-nitrat-trihydrat, efterfulgt af 0,50 g (2,4 mmol) trimesinsyre til opløsningen i krukken og omrøres i ca 5 min. Løsningen vil blive blå i farven. Placer udjævnede krukke i en forvarmet ovn ved 120 ° C i cirka 24 timer.
  3. Fjern krukken fra ovnen. Når krukken er afkølet til stuetemperatur, inddrive de Cu-BTC krystaller via vakuumfiltrering hjælp filtrerpapir vurderet til at inddrive krystaller større end eller lig med 2,5 um. Skyl de resulterende krystaller med dichlormethan, i sidste ende at placere krystaller i en frisk opløsning af dichlormethan.
  4. Udskift opløsningsmidlet hver 24 timer og erstatte med frisk dichlormethan for de næste tre dage for at hjælpe med fjernelsen af ​​de mindre flygtige opløsningsmidler fra porerne i Cu-BTC.
  5. Varm Cu-BTC krystaller til 170 ° C i en vakuumovn eller via en Schlenk linie for at fjerne eventuelle tilbageværende gæstemolekyler fra materialet. Fuldt aktiveret Cu-BTC bør være dyb blå til lilla i farven.
  6. Bekræfter strukturen og kemisk make-up af Cu-BTC via pulver-røntgendiffraktion og Fourier-transformation infrarød spektroskopi, hhv.

2. Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition af perfluoralkaner på Cu-BTC 14

  1. Forud for hvert eksperiment rense plasmareaktor og enhver glasvarer, der skal anvendes i plasma behandling med en luft plasma ved 50 W i mindst 30 minutter. Dette fjerner alle perfluoralkan film, der kan være dannet på de indvendige overflader af reaktionskammeret eller glasvarer fra tidligere eksperimenter.
  2. Placer en kendt mængde af aktiveret Cu-BTC i en 250 ml Pyrex flaske og fordelt på hele flasken på sin side til at sikre en ensartet behandling. En permeabel dug skal placeres omkringflaskehalsen med en elastik for at minimere den mængde prøve, der er tabt ved at påføre et vakuum.
  3. Placer flasken plasmakammeret. Påfør et vakuum, indtil kammeret nåede et tryk på ≤ 0,20 mbar i mindst 30 minutter for at fjerne eventuelt vand, der kan være adsorberet på prøven.
  4. Forbind perfluoralkanen gas og justere regulatoren til et tryk inden for specifikationerne af massestrømmen controller.
  5. Juster massestrømsstyreenheden at fylde reaktionskammeret med den passende mængde perfluoralkan gas for at opretholde det ønskede tryk af eksperimentet. Drej flasken inden PECVD apparat til at skabe en mere homogen behandling af pulveret.
  6. Tænd plasma med en 13,56 MHz RF-generator, og tune radiofrekvensen med LC matchende enhed til at maksimere kraften og samtidig minimere reflektans. Genindstille periodisk under behandlingen.
  7. Når behandlingen er færdig, evakuere kammeret nogenresterende perfluoralkan gas og derefter udlufte til atmosfærisk tryk. Prøven fjernes fra PECVD-apparatet og inddrive det behandlede materiale fra siderne af flasken. En antistatisk enhed skal bruges til at gendanne den maksimale mængde materiale.
  8. Anbring det behandlede materiale i en ovn ved 120 ° C for at fjerne eventuelt uomsat perfluoralkan gas. Derefter placeres det behandlede materiale i en ekssikkator til at forhindre adsorption af vand fra atmosfæren.
  9. Skyl det resterende materiale tilbage i flasken og filtrere at genvinde affaldet til korrekt bortskaffelse.
  10. Karakterisere behandlede Cu-BTC med 20 F magiske vinkel spinning kernemagnetisk resonans, Fourier-transform infrarød spektroskopi, og x-ray fotoelektronspektroskopi.

3. Aldring af Cu-BTC under fugtige forhold

  1. Indstil den ønskede temperatur og relative fugtighed miljøkammeret og lad det komme i ligevægt.
  2. Spred prøven jævnt ud ien åben beholder og plads i miljøkammeret for den ønskede mængde af tid.
  3. Karakterisere Cu-BTC prøve med røntgendiffraktion og en nitrogen-isotermen ved 77 K til at bestemme graden af ​​nedbrydning.

4.. Ammoniak Microbreakthrough Eksperimenter 2

  1. Forbered en 14,6 L ballast af ammoniak på 5.000 mg / m 3 ved først at injicere en tom ballast med 210 ml ren ammoniak. Derefter fylde ballast med nul luft til et tryk på 15 psi. Tilslut ballast i overensstemmelse med den microbreakthrough apparatet.
  2. Kør et tomt rør i microbreakthrough apparat til at bestemme fødesignal. Indstil massestrøm controllere for ammoniak og tør luft til 8 og 12 ml / min, for at skabe et flow på 20 ml / min på 2.000 mg / m 3 ammoniak. Kør en programmeret metode til at styre gaskromatograf og photoionization detektor til at bestemme fødesignal af ammoniak i spildevandet. Fugt kan tilføjes til systemetom ønsket ved at køre en del af fortyndingsmidlet strøm gennem en temperaturstyret mætningskolonne celle ad er nødvendig for at opnå den ønskede relative luftfugtighed.
  3. Placer en lille mængde af glasuld under glasfritte i et nominelt 4 mm id glasrør. 10-15 mg materiale vejes ind i røret. Den anvendte masse bør resultere i cirka 55 mm 3 sorbent volumen, hvilket resulterer i en seng opholdstid på ca 0,15 sek.
  4. Flow tør luft gennem glasrøret, som det er opvarmet til 150 ° C i 1 time for at fjerne eventuelt adsorberet vand. Prøven efter regenerering afvejes.
  5. Anbring prøven i linje og sikre oprejst i et vandbad indstillet til 25 ° C.
  6. Indstil massestrømmen controllere til ammoniak og tør luft til 8 og 12 ml / min, for at skabe et flow på 20 ml / min ved 2.000 mg / m 3 ammoniak mens udenom prøven til fyld linjer med fødegassen.
  7. Flow ammoniak strøm gennem prøven og køre en programedmetode til at styre gaskromatograf og photoionization detektor til at overvåge koncentrationen af ​​ammoniak i spildevandet.
  8. Når spildevandet koncentration har nået koncentration foderet, slukke for ammoniak stream og lade prøven til off-gas enhver ammoniak, der ikke er stærkt adsorberet til prøven.
  9. Prøven fjernes fra vandbadet til post-eksponering analyse via røntgendiffraktion og Fourier-transform infrarød analyse.
  10. Integrer gaschromatografens signal vs gang data til at bestemme belastning for prøven ammoniak.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Inden for de repræsentative resultater forfatterne valgt at have karakter af en 0,50 g prøve af Cu-BTC behandlet med hexafluorethan (C 2 F 6) i 4 timer ved et tryk på 0,30 mbar og et plasma effekt på 50 W. MOFs behandlet med en perfluoralkanen plasma under passende betingelser bør udvise øget hydrofobicitet. Dette kan påvises ved at placere pulveret på toppen af flydende vand og bestemmelse af, om prøven flåd eller måle kontaktvinklen vand på en presset pellet ses i figur 1. Kontaktvinklen for Cu-BTC og C 2 F 6 plasma behandlet Cu-BTC pellets blev målt til at være 59 ° og 123 °. Tilstedeværelsen af CF x grupper på overfladen af porerne øger hydrofobiciteten af materialet forårsager materiale til at afvise vand.

"/>
Figur 1. Billeder af Cu-BTC dispergeret i vand (øverst til venstre) og C 2 F 6 plasma behandlet Cu-BTC frastødende og flyder oven på vand (nederst til venstre). Kontakt vinkel billeder af Cu-BTC (øverst til højre) og C 2 F 6 plasma behandlet Cu-BTC (nederst til højre) med en 2 ul dråbe vand.

Tilstedeværelsen af CF obligationer er angivet med spektralbånd mellem 1,300-1,140 cm -1 i svækkede totalreflektans-Fourier-transformation infrarød spektroskopi (ATR-FTIR) resultater, som det kan ses i figur 2 17.. Graden af fluorering og bekræftelse af CF x arter typen kan gøres med 20 F magiske vinkel spinning (MAS) kernemagnetisk resonans (NMR), som kan ses i figur 3, eller x-ray fotoelektronspektroskopi (XPS). De to vigtigste fluor arter observeret i denne prøve er CF 2 grupper ved δ ~ -87 ppm og CF ved δ ~ -15218 PPM. Der er en lille top ved δ ~ -80 ppm, svarende CF 3 grupper. Alle andre betydende toppe repræsenterer spinning sidebånd på cirka 9 kHz intervaller fra moderselskabet højdepunkt. CF-x grupper er sandsynligvis en kombination af grupper, der har reageret med de indre overflader af MOF, såvel som et amorft overtræk på ydersiden af MOF krystal. Den store størrelse og mængde af spinning sidebånd for CF 2 og CF art viser, at disse CF x grupper stramt bundet til Cu-BTC struktur og relativt immobil 19.

Figur 2
Figur 2. ATR-FTIR-spektre af Cu-BTC (blå, nederst) og C 2 F 6 plasma behandlet Cu-BTC (rød, øverst). CF strækker kan ses som IR-bånd mellem 1.300 og 1.140 cm-1.

Figur 3 -Width = "4tommer" src = "/ files/ftp_upload/51175/51175fig3.jpg" />
Figur 3 20. F MAS-NMR-spektre af C 2 F 6 plasma behandlet Cu-BTC. Spinning sidebånd er mærket med en stjerne (*).

Cu-BTC og C 2 F 6 plasma behandlet Cu-BTC-prøver blev hurtigt ældet ved 45 ° C og 100% relativ fugtighed i tre dage. Den røntgendiffraktion (XRD) mønster (figur 4) viser en næsten fuldstændig ændring i strukturen af den ubehandlede prøve, men plasma behandlede prøve viser minimale ændringer i strukturen. Resultaterne er vejledende for forøget strukturel stabilitet, selv under barske forhold fugtighed. Analyser af den forbedrede stabilitet i Cu-BTC behandlet med perfluoralkanen plasmaer er beskrevet i dybden andetsteds 14.

75/51175fig4.jpg "/>
Figur 4.. XRD mønstre af Cu-BTC (sort, nederst), Cu-BTC ved 45 ° C og 100% relativ fugtighed i 3 dage (blå, i midten), og C 2 F alderen 6 plasma behandlet Cu-BTC ældet ved 45 ° C og 100 % RH i 3 dage (rød, top).

En skematisk afbildning af apparatet til microbreakthrough analyse kan findes i figur 5. Microbreakthrough afprøvning af alderen Cu-BTC og C 2 F 6 behandlede Cu-BTC prøver for NH 3 i en koncentration på 2.000 mg / m 3 er vist i figur 6.. Integration over banebrydende kurver giver kapacitet på 1,1 mmol ammoniak / g Cu-BTC og 5,3 mmol af ammoniak / g C 2 F 6 plasma behandlet Cu-BTC. Den forbedrede ammoniak optagelse af det behandlede Cu-BTC prøve efter ældning plasma skyldes tilbageholdelse af den oprindelige Cu-BTC krystalstruktur, når der sammenlignes med den gamle Cu-BTC prøve.


Figur 5. Skematisk af microbreakthrough apparat anvendes til ammoniak gennembrud analyse af Cu-BTC-prøver. Figur genbruges med tilladelse fra henvisning 13.

Figur 6
Figur 6. Ammoniak gennembrud kurver af Cu-BTC (blå) og C 2 F 6 plasma behandlet Cu-BTC (rød), der viser den målte spildevand koncentration med relation til gennembrudstiden normaliseret ved massen af prøven anvendes.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Syntesen af ​​Cu-BTC, som i de fleste MOFs kan være stærkt afhængig af forholdet mellem anvendte reaktanter og temperaturen syntesen udføres på. Variere temperaturen eller opløsningsmiddel, der anvendes i syntesen har vist sig at producere forskellige morfologier af MOF struktur 20. Det er derfor af stor betydning at følge fremgangsmåden angivet i litteraturen for en MOF syntetiseres. Desuden bør man overveje reaktanterne, opløsningsmidler og syntesebetingelserne, når de vælger et fartøj til at udføre syntesen. MOFs kan variere i størrelse fra et materiale til den næste, men Cu-BTC har meget fine krystaller i størrelsesordenen 10 um. Filtrerpapiret udvalgt til filtreringstrin bør være tilstrækkelig til at inddrive krystaller så små som 2,5 um for at maksimere udbyttet, kan vakuumfiltrering trin gå langsomt med en sådan fin filtrerpapir. Endvidere under trinnet aktivering er det vigtigt at hæve temperaturen gradvis til 170° C, har potentiale til at resultere i ødelæggelse af MOF er mikroporøs struktur eller revnedannelse af krystallerne for hurtigt at hæve temperaturen.

PECVD af perfluoralkaner har vist sig at forbedre vand stabilitet MOFs, som ellers er tilbøjelig til vand nedbrydning 14. Der er imidlertid mange vanskeligheder, når man arbejder med PECVD instrumenter. Der er potentiale i enhver perfluoralkanen plasma behandling for at danne hydrogenfluorid eller andre ætsende gasser, og der skal tages særlig omhu for at beskytte brugeren og instrumentet til disse skadelige arter. Brug for alle slanger, ventiler, massestrøm controllere og forbindelser at være lavet af rustfrit stål eller andet korrosionsbestandigt materiale, vakuumpumpen skal være forenelig med korrosive gasser, og alle forseglinger beskytter brugeren fra instrumentet skal kontrolleres regelmæssigt. Desuden er der risici forbundet til RF-generatoren, herunder evnen til at stoppe ure, potentialet for isAsing magnetiske medier, og ingen person med en pacemaker, skal nærme plasma apparatet, mens det kører. Rengøring af plasma apparatet regelmæssigt ved at køre en oxygenplasma er nødvendigt at fjerne enhver film, der kan dannes i plasmakammeret fra tidligere forsøg. En luft plasma ved 50 W skal gløde en lys pink farve.

Behandlingen af ​​pulvere via PECVD kan være meget forskellig fra at behandle flade skiver eller andre materialer. For at sikre en ensartet behandling, må pulveret dispergeret i en roterende glasflaske. Til pulvere, der har lav densitet eller er meget fine partikler, behov for en permeabel top skal placeres på glasflaske at sikre, at når der påføres et vakuum, forbliver pulveret i flasken. Porøse materialer, såsom MOFs typisk physisorb vand regelmæssigt fra atmosfæren. Dette gør det vigtigt at anvende et vakuum i tilstrækkelig lang tid, før indførelsen af ​​perfluoralkan gas og belysning plasmaet for at sikre, MOF overflade reagerer kun med perfluoralkan arter. Cu-BTC har en kolorimetrisk ændring fra lys-blå (hydreret) til dyb lilla (dehydreret), som kan bruges til at indikere, når fysisorberet vandet er helt fjernet. Det er vigtigt at fastslå, for det mikroporøse materiale-perfluoralkanen gassystem en behandlingsproces, der er ideel, faktorer som mængden af ​​materiale, tryk perfluoralkanen gas, plasma magt og behandling tid alle have en effekt på det samlede resultat af processen. For eksempel kan en stigning i mængden materiale behandles kræver en forøgelse i behandling for at opnå lignende resultater. Desuden kan en forøgelse i plasma magt skaber flere perfluoralkan radikaler og kan resultere i en hurtigere afsætning og / eller forskellige arter er dannet på materialet 21.

Teorien bag microbreakthrough analysen er godt forklaret i litteraturen 2. Særlig omhu skal tages, når du læggeren prøve i glasrøret. Med kun 10-15 mg prøve lastes ind i røret man skal være omhyggelig med at være meget præcis i vejning, herunder ikke at indføre ethvert forurenende materiale og til at håndtere prøverøret med handsker. For at undgå pulver prøver blive blæst omkring røret strømmen skal være fra top til bund. Den dynamiske belastning kan beregnes ved integration over gennembrudskurve vil lastning varierer med sorbat koncentration og temperatur. Med hensyn til måling af sorberende kapacitet med en adsorptionsisotermen kun gennembrud teknik muliggør bestemmelse af sorbate læsning ved en enkelt fusion pr eksperiment, som repræsenterer et enkelt punkt på en isoterm. Men gennembruddet teknik mere nøje efterligner faktiske filtrering typen applikationer.

PECVD af mikroporøse materialer med perfluoralkanes åbner muligheder på mange områder. Vi har vist, hvordan behandling af overflader med fluorcarboner kan ændre Wetting egenskaber og hydrostability af MOFs. Endvidere kan anvendes denne teknik til at ændre adsorptionsegenskaber mikroporøse materialer, som overfladerne af perfluoralkan plasma behandlede materiale har forskellige funktionelle grupper end det ubehandlede materiale. Denne teknik kan anvendes til en række andre mikroporøse materialer, samt udvidet til en række andre precursor-gasser.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne erklærer, at de ikke har nogen konkurrerende finansielle interesser.

Acknowledgments

Forfatterne takker Defense Threat Reduction Agency for finansiering under projektnummer BA07PRO104, Martin Smith, Corrine Stone, og Colin Willis for Forsvarets Videnskab og Teknologi Laboratory (DSTL) for deres ekspertise i lavtryksplasma teknologi og Matthew Browe og Wesley Gordon af Edgewood Chemical Biologisk Center (ECBC) for microbreakthrough test og kontakt vinkel målinger, hhv.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Copper (II) Nitrate Trihydrate Sigma-Aldrich 61194
Trimesic acid Sigma-Aldrich 482749
Ethanol Sigma-Aldrich 130147
Dimethyl Formamide Sigma-Aldrich 319937
Dichloromethane Sigma-Aldrich 187332
Hexafluoroethane Synquest Labs 1100-2-05
Femto-Plasma System Diener Electronic Basic unit type B
Plasma Generator Diener Electronic Type D 0-100 W at 13.56 MHz
Rotary Vane Pump for Plasma System Leybold D16BCS PFPE Appropriate for corrosive gases
Powder Treatment Device Diener Electronic Option 5.9 Glass bottle and rotating devise within plasma system
Environmental Chamber Associated Environmental Systems HD-205
Gas Chromatograph Hewlet Packard HP5890 Series II
Photoionization Detector O-I Analytical 4430/5890
Photoionization Detector Lamp Excilitis FK-794U
Water bath NESLAB RTE-111
Fritted glass tubes CDA Analytical MX062101 Dynatherm sampling tubes

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Montoro, C., et al. Capture of Nerve Agents and Mustard Gas Analogues by Hydrophobic Robust MOF-5 Type Metal-Organic Frameworks. J. Am. Chem. Soc. 133, 11888-11891 (2011).
  2. Glover, T. G., Peterson, G. W., Schindler, B. J., Britt, D., Yaghi, O. MOF-74 building unit has a direct impact on toxic gas adsorption. Chem. Eng. Sci. 66, 163-170 (2011).
  3. Britt, D., Tranchemontagne, D., Yaghi, O. M. Metal-organic frameworks with high capacity and selectivity for harmful gases. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 105, 11623-11627 (2008).
  4. Peterson, G. W., et al. Ammonia Vapor Removal by Cu(3)(BTC)(2) and Its Characterization by MAS. NMR. J. Phys. Chem. Nanomater. Interfaces. 113 (3), 13906-13917 (2009).
  5. Gul-E-Noor, F., et al. Effects of varying water adsorption on a Cu(3)(BTC)(2) metal-organic framework (MOF) as studied by (1)H and (13)C solid-state NMR spectroscopy. Phys. Chem. Chem. Phys. 13 (3), 7783-7788 (2011).
  6. DeCoste, J. B., et al. The effect of water adsorption on the structure of the carboxylate containing metal-organic frameworks Cu-BTC, Mg-MOF-74, and UiO-66. J. Mater. Chem. , (2013).
  7. Küsgens, P., et al. Characterization of metal-organic frameworks by water adsorption. Microporous and Mesoporous Mater. 120, 325-330 (2009).
  8. Cavka, J. H., et al. A New Zirconium Inorganic Building Brick Forming Metal Organic Frameworks with Exceptional Stability. J. Am. Chem. Soc. 130, 13850-13851 (2008).
  9. DeCoste, J. B., et al. Stability and degradation mechanisms of metal-organic frameworks containing the Zr6O4(OH)4 secary building unit. J. Mater. Chem. A. 1, 5642-5650 (2013).
  10. Yang, S. J., Park, C. R. Preparation of Highly Moisture-Resistant Black-Colored Metal Organic Frameworks. Adv. Mater. 24, 4010-4013 (2012).
  11. Li, H., et al. Enhanced Hydrostability in Ni-Doped MOF-5. Inorg. Chem. 51, 9200-9207 (2012).
  12. Jasuja, H., Huang, Y. -g, Walton, K. S. Adjusting the Stability of Metal - Organic Frameworks under Humid Conditions by Ligand Functionalization. Langmuir. 28, 16874-16880 (2012).
  13. Jasuja, H., Burtch, N. C., Huang, Y. -g, Cai, Y., Walton, K. S. Kinetic Water Stability of an Isostructural Family of Zinc-Based Pillared Metal - Organic Frameworks. Langmuir. 29, 633-642 (2012).
  14. Decoste, J. B., Peterson, G. W., Smith, M. W., Stone, C. A., Willis, C. R. Enhanced Stability of Cu-BTC MOF via Perfluorohexane Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition. J. Am. Chem. Soc. 134, 1486-1489 (2012).
  15. Bradley, R. H., Smith, M. W., Andreu, A., Falco, M. Surface studies of novel hydrophobic active carbons. Appl. Surf. Sci. 257, 2912-2919 (2011).
  16. Poire, E., et al. Modification of active carbon by hydrophobic plasma plymers. Plasma Deposition of Polymeric Thin Films. 54, 185-196 (1994).
  17. Hozumi, A., Takai, O. Preparation of ultra water-repellent films by microwave plasma-enhanced CVD. Thin Solid Films. 303 (97), 222-225 (1997).
  18. Dolbier, W. R. Guide to Fluorine NMR for Organic Chemists. , John Wiley & Sons, Inc. (2009).
  19. Maricq, M. M., Waugh, J. S. NMR IN ROTATING SOLIDS. J. Chem. Phys. 70, 3300-3316 (1979).
  20. Kim, M., Cahill, J. F., Su, Y., Prather, K. A., Cohen, S. M. Postsynthetic ligand exchange as a route to functionalization of 'inert' metal-organic frameworks. Chem. Sci. 3, 126-130 (2012).
  21. d'Agostino, R., et al. Advanced Plasma Technology. , Wiley-VCH. (2008).
  22. DeCoste, J. B., et al. The effect of water adsorption on the structure of the carboxylate containing metal-organic frameworks Cu-BTC, Mg-MOF-74, and UiO-66. J. Mater. Chem. A. , (2013).

Tags

Kemi materialer (generelt) gas absorption lavtryk kemi organometalliske materialer kemi og materialeteknologi (Generelt) uorganiske organiske og Fysisk Kemi plasma kemisk dampudfældning fluor kemi mikroporøsitet metal-organiske rammer hydrofob stabilitet gennembrud ammoniak adsorption
Udarbejdelse af Hydrofobe Metal-Organic Frameworks via Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition af perfluoralkaner til fjernelse af ammoniak
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

DeCoste, J. B., Peterson, G. W.More

DeCoste, J. B., Peterson, G. W. Preparation of Hydrophobic Metal-Organic Frameworks via Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition of Perfluoroalkanes for the Removal of Ammonia. J. Vis. Exp. (80), e51175, doi:10.3791/51175 (2013).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter