Cadres de synthèse et la caractérisation de fonctionnalisé métal-organique

Olga Karagiaridi; Wojciech Bury; Amy A. Sarjeant; Joseph T. Hupp; Omar K. Farha

doi:10.3791/52094

Un abonnement JoVE est requis pour visualiser ce contenu. Connectez-vous ou commencez votre période d'essai gratuite.

Article de méthode

Cadres de synthèse et la caractérisation de fonctionnalisé métal-organique

48.8K vues

⸱

DOI :

10.3791/52094

⸱

5 septembre 2014

Olga Karagiaridi¹ , Wojciech Bury¹^,² , Amy A. Sarjeant¹ , Joseph T. Hupp¹ , Omar K. Farha¹^,³

¹Department of Chemistry, Northwestern University, ²Department of Chemistry, Warsaw University of Technology, ³Department of Chemistry, Faculty of Science, King Abdulaziz University

Dans cet article

Résumé

Synthèse, l'activation et la caractérisation de matériaux de cadres organiques de métaux intentionnellement conçus est difficile, surtout lorsque les blocs de construction sont polymorphes incompatibles ou indésirables sont thermodynamiquement favorisées par rapport aux formes désirées. Nous décrivons comment les applications d'aide au solvant d'échange de liaison, de diffraction des rayons X dans les capillaires et activation par CO ₂ supercritique séchage, peuvent répondre à certains de ces défis.

Résumé

cadres en métal-organique ont attiré des quantités extraordinaires de l'attention des chercheurs, car ils sont des candidats intéressants pour de nombreuses applications industrielles et technologiques. Leur propriété de signature est leur porosité ultra, qui donne cependant une série de défis quand il s'agit à la fois à les construire et travailler avec eux. Sécurisation chimique MOF souhaitée et la fonctionnalité physique par l'assemblage de liaison / noeud dans un cadre très poreuse de choix peut poser des problèmes, comme congénères moins poreuses et thermodynamiquement plus stables (par exemple, d'autres formes polymorphes cristallines, analogues enchaînés) sont souvent préférentiellement obtenu par des méthodes classiques de synthèse. Une fois que le produit désiré est obtenu, sa caractérisation nécessite souvent des techniques spécialisées que les complications d'adresses susceptibles de découler de, par exemple, la perte guest-molécule ou l'orientation préférentielle de microcristallites. Enfin, l'accès aux grands vides à l'intérieur du MOF pour une utilisation dans applications qui impliquent les gaz peuvent être problématiques, comme les cadres peuvent faire l'objet de s'effondrer lors du retrait des molécules de solvant (Débris de synthèse solvothermale). Dans cet article, nous décrivons la synthèse et la caractérisation des méthodes couramment utilisées dans notre laboratoire, soit pour résoudre ou contourner ces problèmes. Les procédés comprennent l'échange de solvant assistée lieur, de poudre de diffraction des rayons X dans les capillaires, et les matériaux activation (cavité évacuation) par séchage supercritique CO _2. Enfin, nous fournissons un protocole de détermination d'une région de pression convenant à l'application de l'analyse de Brunauer-Emmett-Teller à des isothermes de l'azote, de manière à estimer la surface de MOF avec une bonne précision.

Introduction

cadres en métal-organique (MOF) sont une classe de polymères cristallins de coordination comprenant des nœuds à base de métaux (par exemple, Zn ^{2 +,} Zn ₄ O ^{6 +,} Zr ₆ O ₄ (OH) ₄ ^{12 +,} Cr ₃ (H ₂ O ) ₂ D ^{6 +,} Zn ₂ (COO ₄₎₎ reliés par des segments de liaison organiques (par exemple, di, tri, tétra et hexacarboxylates, imidazolates ^1, dipyridyles, voir Figure 1) ² Leur hautement ordonné (et donc prête à. des niveaux élevés de caractérisation) structures, combinées avec leurs ....