التوليف المستهدف للأطر المعدنية العضوية الجديدة (MOFs) أمر صعب ، ويعتمد اكتشافها على معرفة وإبداع الكيميائي. تسمح الطرق عالية الإنتاجية باستكشاف حقول المعلمات الاصطناعية المعقدة بسرعة وكفاءة ، مما يسرع عملية العثور على المركبات البلورية وتحديد الاتجاهات التركيبية والهيكلية.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
الاكتشاف والتخليق الأمثل لمركبات الإطار المعدني العضوي القائمة على الفوسفونات المتماثلة الفوسفات باستخدام طرق عالية الإنتاجية
في هذه المقالة
ملخص
الملخص
تعد الطرق عالية الإنتاجية (HT) أداة مهمة للفحص السريع والفعال لمعلمات التوليف واكتشاف مواد جديدة. تصف هذه المخطوطة تخليق الأطر المعدنية العضوية (MOFs) من محلول باستخدام نظام مفاعل HT ، مما أدى إلى اكتشاف العديد من الأطر العضوية العضوية القائمة على الفوسفونات للتكوين [Al 2 H 12-x (PMP) 3] Cl x∙6H2O (H 4 PMP =N ، N '-piperazine bis(حمض الميثيلين فوسفونيك)) لx =4، 6 ، يشار إليها باسم Al-CAU-60-xHCl ، تحتوي على أيونات ألومنيوم ثلاثية التكافؤ. تم تحقيق ذلك في ظل ظروف التفاعل الحراري الحلي عن طريق الفحص المنهجي لتأثير النسبة المولية للرابط إلى المعدن ودرجة الحموضة لخليط التفاعل على تكوين المنتج. يتضمن بروتوكول تحقيق HT ست خطوات: أ) تخطيط التوليف (DOE = تصميم التجربة) ضمن منهجية HT ، ب) الجرعات والعمل مع مفاعلات HT المطورة داخليا ، ج) التوليف الحراري ، د) عمل التوليف باستخدام كتل الترشيح المطورة داخليا ، ه) التوصيف بواسطة حيود الأشعة السينية لمسحوق HT ، و) تقييم البيانات. تم استخدام منهجية HT لأول مرة لدراسة تأثير الحموضة على تكوين المنتج ، مما أدى إلى اكتشاف Al-CAU-60∙xHCl (x = 4 أو 6).
المقدمة
الأطر المعدنية العضوية (MOFs) هي مركبات بلورية مسامية تتكون هياكلها من عقد تحتوي على معادن ، مثل أيونات المعادن أو مجموعات الأكسجين المعدنية ، والتي ترتبط بواسطة جزيئات عضوية (روابط) 1. من خلال تغيير العقد المحتوية على المعادن وكذلك الرابط ، يمكن الحصول على مجموعة متنوعة من المركبات التي تظهر مجموعة واسعة من الخصائص وبالتالي لها تطبيقات محتملة في مجالات مختلفة1.
استقرار المادة مهم لتطبيقها1،2،3. لذلك ، كانت الأطر الفلزية العضوية التي تحتوي على أيونات معدنية ثلاثية أو رباعية التكافؤ ، مثل Al 3+ أو Cr
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
البروتوكول
في هذا البروتوكول ، يتم وصف تحقيق HT للأنظمة الكيميائية لاكتشاف مواد بلورية جديدة ، باستخدام Al-CAU-6029 كمثال.
1. تصميم التجربة (DOE)
ملاحظة: تتمثل الخطوة الأولى في إعداد خطة تخليق تتطلب معرفة إعداد المفاعل (الشكل 2) والمواد المتفاعلة والمذيبات المستخدمة. تم تكييف إجراء تخطيط التوليف هذا لأداء 24 أو 48 تفاعلا في إطار برنامج محدد لوقت درجة الحرارة ، حيث يتم استخدام multiclaves الفولاذية المصنوعة داخليا لأداء 24 (الشكل 2 أ) أو 48 تفاعلا (الشكل 2 ب) في وقت واحد. المفاعلات عبارة عن إدخالات....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
النتائج
تظهر بيانات PXRD في الشكل 9. بالنسبة للتقييم الأول ، ترتبط النتائج التي تم الحصول عليها بمعلمات التوليف لمساحة المعلمة التي تم فحصها. تم إجراء التحقيق باستخدام ست نسب مولية مختلفة من الرابط إلى المعدن وأربع نسب مولية مختلفة من NaOH / HCl إلى Al3+. من خلال ربط هذه المعلومات ببيانات PXRD التي تم الحصول عليها (الشكل 9) ، يمكن ملاحظة أنه تم الحصول على منتجات التبلور المنخفض من التوليفات عند نسبة مولية من NaOH:Al 3+ من 1: 1 (السلسلة A1 إلى A6) و.......
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المناقشة
نظرا لتعقيد طريقة HT ، تتم مناقشة الخطوات الفردية والطريقة نفسها في الأقسام التالية. يغطي الجزء الأول الخطوات الحاسمة لكل خطوة عمل من خطوات سير عمل HT (الشكل 1) ، والتعديلات المحتملة ، وقيود التقنية ، عند الاقتضاء. في النهاية ، يتم تقديم مناقشة عامة تشمل أيضا أهمية طريقة HT فيما يتعلق بالطرق الحالية والتطبيقات المستقبلية.
في الخطوة الأولى من سير عمل HT ، وزارة الطاقة ، يتعين على المرء اختيار المعلمات ذات الصلة للدراسة جيدا للحصول على أقصى قدر من المعلومات حول تجر.......
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الإفصاحات
ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.
شكر وتقدير
تم دعم العمل من قبل جامعة كريستيان ألبرختس ، وولاية شليسفيغ هولشتاين ، و Deutsche Forschungsgemeinschaft (خاصة STO-643/2 و STO-643/5 و STO-643/10).
يود نوربرت ستوك أن يشكر طلاب B.Sc و M.Sc والدكتوراه ، وكذلك شركاء التعاون الذين نفذوا العديد من المشاريع المثيرة للاهتمام باستخدام منهجية الإنتاجية العالية ، ولا سيما البروفيسور بين من جامعة لودفيغ ماكسيميليان في ميونيخ ، الذي لعب دورا رئيسيا في تطوير المفاعلات.
....الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المواد
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| AlCl3· 6H2O | Grü ssing | N / A | 99٪ |
| كتلة مرشح لترشيح الحد الأقصى 48 مخاليط تفاعلية داخليا | غير | فنية في الملفات التكميلية | |
| حمض الهيدروكلوريك | هانيويل | 258148 | Conc. 37٪ ، سنويا. |
| Multiclaves مع 24 إدراج تفلون فردي في | المنزل | N / A | الرسومات الفنية في الملفات التكميلية |
| N ، N '-piperazine bis (حمض الميثيلين فوسفونيك | من إعداد زملاء العمل | N / A | H4PMP ، & nbsp ؛ أعدها زملاء العمل بالطريقة التي أبلغ عنها فيلمين وآخرون: D. Villemin، B. Moreau، A. Elbilali، M.-A. ديدي ، إم إتش كايد ، ب. جفر & إيغريف; ق ، الفوسفور الكبريت السيليكون Relat. عيم 2010 ، 185 ، 2511. |
| لوحة عينة ل PXRD | الداخلية الرسومات | الفنية | في الملفات التكميلية |
| هيدروكسيد الصوديوم | Gr & uuml; ssing | N / A | 99٪ |
| Stoe Stadi P Combi | STOE | Stadi P Combi | Cu-K & alpha ؛ 1 radiation (λ = 1.5406 Å); هندسة الإرسال كاشف MYTHEN2 1K ؛ زاوية الفتح 18 درجة ؛ منحني أحادي اللون. |
| حراري قسري | Memmert | UFP400 |
المراجع
- Kaskel, S. The Chemistry of Metal-Organic Frameworks: Synthesis, Characterization, and Applications. , Wiley-VCH. Weinheim. (2016).
- Ding, M., Cai, X., Jiang, H. -L. Improving MOF stability: approaches and applications. Chemical Science. 10 (44), 10209-10230 (2019).....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
إعادة الطباعة والأذونات
الوسوم
