هنا ، نستخدم مثبت البوليمر لإعداد معلقات الإطار المعدني العضوي (MOF) التي تظهر انخفاضا ملحوظا في التشتت في أطياف الحالة الأرضية والامتصاص العابر. مع تعليق الأطر العضوية العضوية هذه ، يوفر البروتوكول إرشادات مختلفة لتوصيف الأطر الفلزية العضوية طيفيا للحصول على بيانات قابلة للتفسير.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
دليل تقني لإجراء القياسات الطيفية على الأطر المعدنية العضوية
في هذه المقالة
ملخص
الملخص
توفر الأطر المعدنية العضوية (MOFs) منصة فريدة لفهم العمليات التي يحركها الضوء في مواد الحالة الصلبة ، نظرا لقابليتها الهيكلية العالية. ومع ذلك ، فقد تم إعاقة تقدم الكيمياء الضوئية القائمة على الأطر الفلزية العضوية بسبب صعوبة توصيف هذه المواد طيفيا. وبالنظر إلى أن حجم الأطر الفلزية العضوية عادة ما يزيد حجمه عن 100 نانومتر، فإنه عرضة للتشتت المفرط للضوء، مما يجعل البيانات من الأدوات التحليلية القيمة مثل الامتصاص العابر والتحليل الطيفي للانبعاث غير قابلة للتفسير تقريبا. للحصول على رؤى ذات مغزى للعمليات الكيميائية الضوئية والفيزيائية القائمة على الأطر الفلزية العضوية ، يجب إيلاء اعتبار خاص نحو إعداد الأطر الفلزية العضوية بشكل صحيح للقياسات الطيفية ، بالإضافة إلى الإعدادات التجريبية التي تجمع بيانات عالية الجودة. ومع أخذ هذه الاعتبارات في الاعتبار، يقدم هذا الدليل نهجا عاما ومجموعة من المبادئ التوجيهية للاستقصاء الطيفي للأطر الفلزية العضوية. يتناول الدليل الموضوعات الرئيسية التالية: (1) طرق تحضير العينات ، (2) التقنيات / القياسات الطيفية باستخدام الأطر العضوية العضوية ، (3) الإعدادات التجريبية ، (3) تجارب التحكم ، و (4) توصيف الاستقرار بعد التشغيل. من خلال إعداد العينات المناسبة والنهج التجريبية ، فإن التطورات الرائدة نحو الفهم الأساسي لتفاعلات الضوء و MOF أكثر قابلية للتحقيق.
المقدمة
تتكون الأطر المعدنية العضوية (MOFs) من عقد أكسيد المعادن المرتبطة بجزيئات عضوية ، والتي تشكل هياكل مسامية هرمية عندما تتفاعل الأجزاء المكونة لها معا في ظل ظروف حراريةحلية 1. تم الإبلاغ عن الأطر الفلزية العضوية المسامية بشكل دائم لأول مرة في أوائل عام 2000 ، ومنذ ذلك الحين ، توسع المجال المزدهر ليشمل مجموعة واسعة من التطبيقات ، نظرا للضبط الفريد لمكوناتها الهيكلية2،3،4،5،6،7. أثناء نمو مجال الأطر الفلزية العضوية ، كان هناك عدد قليل من الباحثين الذين ....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
البروتوكول
1. تحضير معلقات الأطر الفلزية العضوية باستخدام مثبت البوليمر
- قم بوزن 50 مجم من البولي إيثيلين جلايكول ثنائي الأمين (PNH2 ، Mn ~ 1500) (انظر جدول المواد) وانقله إلى قارورة ذات درام واحد (جدول المواد). قم بوزن 1-5 مجم من PCN-222 (fb) (انظر البروتوكول الاصطناعي11) وضعه في نفس القارورة مع PNH2.
ملاحظة: لتحقيق أفضل تعليق ممكن للأطر الفلزية العضوية ، يجب أن تكون الظروف الاصطناعية المطلوبة لجعل أحجام جسيمات الأطر الفلزية العضوية عند أو أقل من 1 ميكرومتر. - ابحث عن مذيب مناسب (إن لم يكن ماء ، استخدم مذيب لا مائي مثل ثنائي ميثيل فورماميد [DMF] أو أسي....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
النتائج
يظهر الشكل 4 أطياف الامتصاص الإلكترونية ل PCN-222 (fb) مع وبدون PNH2 والترشيح. كان MOF بدون PNH2 مجرد تلميح صوتي ومخفف. عند مقارنة الطيفين ، فإن الاختلاف الأكبر هو تقليل تشتت خط الأساس ، والذي يظهر على شكل امتصاص تصاعدي واسع مع انخفاض الأطوال الموجية ويوسع أيضا التحولات الإلكترونية بشكل ملحوظ. لمزيد من المقارنة ، يتم توفير ليجند PCN-222 (fb) في محلول ، رباعي الكربوكسي فينيل بورفيرين (H2TCPP) ، في الشكل التكميلي 3. مؤشر تشتت خط الأساس هو امتصا.......
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المناقشة
في حين أن النتائج والبروتوكول أعلاه يحددان المبادئ التوجيهية العامة لتقليل التشتت من الأطر الفلزية العضوية في التوصيف الطيفي ، هناك تباين كبير في حجم جسيمات الأطر الفلزية العضوية وهيكلها الذي يؤثر على النتائج الطيفية ، وبالتالي يطمس طرق التفسير. للمساعدة في توضيح التفسير وتخفيف الضغط الذي يأتي مع تحليل البيانات الطيفية للأطر الفلزية العضوية ، فإن إيجاد إجراء لجعل الأطر الفلزية العضوية صغيرة قدر الإمكان أمر أساسي. وهذا عامل مقيد لمعظم التحليلات المتعلقة بالتحليل الطيفي للأطر الفلزية العضوية. قبل إجراء أي استعدادات أخرى ، .......
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الإفصاحات
يعلن المؤلفون عدم وجود مصالح متنافسة.
شكر وتقدير
تم دعم هذا العمل من قبل وزارة الطاقة بموجب المنحة DE-SC0012446.
....الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المواد
1 الضوئي تثبيت عينة مقياس أدوات متوفرة حامل منشورات الكوارتز توقف السرعة
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| سم كوفيت عينة جبل (SM1) | Edinburgh Instruments | n / a | اتصل بالشركة |
| 1 مل محاقن يمكن التخلص | منها EXELINT | 26044 | |
| 10 مل محاقن يمكن التخلص | منها EXELINT | 26252 | |
| قوارير 1 دراما | FisherSci | CG490001 | |
| مرشحات حقنة 20 نانومتر | VWR | 28138-005 | المرشحات مصنوعة من قبل Whatman / Cytiva ، ورقم الكتالوج الخاص بها هو 6809-1002 |
| مرشحات حقنة 200 نانومتر | Cytiva ، Whatman | 6784-1302 | |
| مقياس الطيف الضوئي للامتصاص | Agilent & nbsp ؛ | كاري 5000 مقياس الطيف | اتصل بشركة |
| Acetronitrile (ACN) | FisherSci | AA36423 | |
| Ar خزان الغاز | Linde / PraxAir | P-4563 | |
| مكرر البولي إيثيلين جلايكول المنتهي بالأمينة (PNH2) | Sigma-Aldrich | 452572 | MOF عامل تعليق |
| لقط ل nsTA (SM2) | أنظمة فائقة السرعة | n / أ | شركة الاتصال |
| عدسة مقعرة للتلسكوب (CCL1) | Thorlabs | LD1613-A-ML | |
| عدسة محدبة للتلسكوب (CVL1) | Thorlabs | LA1708-A-ML | |
| خلية بصرية مخصصة 1 سم مع مفصل خارجي 24/40 | QuarkGlass | QSE-1Q10-2440 (Spectrosil Cat # 1-Q-10 | طلبنا من الخلية مقاس 1 سم أن تحتوي على |
| خلية بصرية مخصصة مشتركة 2 مم مع مفصل خارجي 14/20 | QuarkGlass | QSE-1Q2-1420 (Spectrosil Cat # 1- س -2) | طلبنا من الخلية 2 مم أن يكون لها ليزر |
| صبغ ثنائي ميثيل فورماميد مشترك (DMF) | FisherSci | D119 | |
| (ضخ Nd: YAG) لإخراج 415 نانومتر | صبغة ليزر Sirah | CobraStretch | |
| Dye ، Exalite 417 | Luxottica | 4170 | |
| Femtosecond ليزر | متماسك | Astrella | |
| Fluorimeter ؛ | شركة Photon Technology Inc. (Horiba) | مصباح قوس الفلور QuantaMaster QM-200-4E | |
| ، 75 واط | نيوبورت | 6251NS | |
| مقياس الفلور PMT | Hamamatsu | 1527 | |
| برنامج مقياس الفلور | PTI / Horiba | FelixGX | |
| الفلور TCSPC Module | Becker & amp حوامل عدسة Hickl GmbH | PMH-100 | |
| للتلسكوب | Thorlabs | LMR1 | |
| إبر تطهير طويلة | STERiJECT | PRE-22100 | |
| التحريك المغناطيسية | أنظمة فائقة السرعة | غير | |
| بمرآة شركة الاتصال 1 (MM1) 350-700 نانومتر | نيوبورت | 10Q20BB.1 | |
| MM1 جبل | Thorlabs | KM100 | |
| MM1 post | Thorlabs | TR2 | |
| MM1 حامل آخر | Thorlabs | PH1.5 | |
| MM2 جبل | Thorlabs | MFM05 | |
| MM2،3 مرايا | thorlabs | BB03-E02 | |
| MM2،3 post | Thorlabs | MS3R | |
| MM2،3 قواعد المنشور | Thorlabs | MBA1 | |
| MM2،3 حاملي الوظائف | Thorlabs | MPH50 | |
| MM3 جبل | Thorlabs | MK05 | |
| تصاعد المشاركات لبصريات التلسكوب | Thorlabs | TR4 | |
| نانو ثانية TA Nd: YAG | ليزر أطياف الفيزياء | QuantaRay INDI Nd: YAG | |
| مطياف TA نانوثانية | إدنبرة إنستروكس | LP980 | |
| nsTA كاميرا ICCD | أكسفورد إنسترومنتس | أندور آي ستار كاميرا ICCD | اتصل بالشركة |
| nsTA PMT | Hamamatsu | R928 | |
| مكبر للصوت البصري البارامتري | أنظمة فائقة السرعة | Apollo | |
| Parafilm | FisherSci | S37440 | |
| عجلة الثقب | Thorlabs | PHW16 | |
| قاعدة عمود العجلة | Thorlabs | CF125C | |
| عمود العجلة | Thorlabs | PH1.5 | |
| Pinhole عمود العجلة / التركيب التجميع | Thorlabs | NDC-PM | |
| قواعد البريد لبصريات التلسكوب | Thorlabs | CF125C | |
| حاملات البريد لبصريات التلسكوب | Thorlabs | PH4 | |
| كاشف الطاقة ل ns TA | Thorlabs | S310C | |
| مجموعة المنشور (P2،3) | إدنبرة إنسترومنتس | غير / أ | شركة الاتصال |
| جبل المنشور (P1) | OWIS | K50-FGS | |
| منشور آخر (P1) | Thorlabs | TR4 | |
| قاعدة منشور (P1) | حامل منشور Thorlabs | CF125C | |
| (P1) | Thorlabs | PH4 | |
| (P1-P3) | نيوبورت | 10SR20 | |
| الحاجز الخارجي للمفصل المطاطي (14/20) | VWR | 89097-540 | |
| المطاط الخارجي الحاجز المشترك (24/40) | ChemGlass | CG-3022-24 | |
| نصيحة صوتية | منتج | برانسون | أقرب بديل هو 1/8 بوصة قطر. نصيحة من iUltrasonic |
| Square ND مرشحات | Thorlabs | NEK01S | |
| Stir Bar | StarnaCells / FisherSci | NC9126395 | |
| كاشف طاقة Thorlabs ل ufTA | Thorlabs | S401C | |
| Thorlabs عداد الطاقة | Thorlabs | PM100D | |
| تلميح سونيكاتور | برانسون | الرقمية سونيفر 450 ، توقف المنتج | أقرب بديل هو SFX550 من أنابيب iUltrasonic |
| Tygon | Grainger | 8Y589 | |
| ufTA ND عجلة مرشح | Thorlabs | NDC-25C-2-A | |
| ufTA ND حامل عجلة المرشح | Thorlabs | NDC-PM | |
| ufTA ND مرشح عجلة آخر | Thorlabs | PH2 | |
| ufTA ND قاعدة عمود عجلة المرشح | Thorlabs | CF125C | |
| ufTA مرآة محاذاة المضخة | Thorlabs | PF10-03-F01 | |
| تجميع تلسكوب TA فائق السرعة | أنظمة فائقة | N / a | اتصل بشركة |
| مطياف امتصاص عابر فائق السرعة | أنظمة | فائقة السرعةمصباح مسبار القوس HeliosFire | |
| Xe | OSRAM | 4050300508788 |
المراجع
- Zhou, H. -C., Long, J. R., Yaghi, O. M. Introduction to metal-organic frameworks. Chemical Reviews. 112 (2), 673-674 (2012).
- Li, H., et al. Recent advances in gas storage and separation using metal-organic frameworks. Materials Today. 21 (2), 108-121 (201....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
إعادة الطباعة والأذونات
