يعد تبادل الرباط ما بعد التركيب (PSE) أداة متعددة الاستخدامات وقوية لتثبيت المجموعات الوظيفية في الأطر المعدنية العضوية (MOFs). يمكن أن يؤدي تعريض الأطر الفلزية العضوية لمحاليل تحتوي على روابط وظيفية من تريازول وتيترازول إلى دمج هذه الشقوق الحلقية غير المتجانسة في Zr-MOFs من خلال عمليات PSE.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
تخليق الأطر المعدنية العضوية القائمة على التريازول والتترازول من خلال تبادل الليجند بعد الاصطناعية
* These authors contributed equally
في هذه المقالة
ملخص
الملخص
الأطر المعدنية العضوية (MOFs) هي فئة من المواد المسامية التي تتشكل من خلال روابط التنسيق بين المجموعات المعدنية والروابط العضوية. نظرا لطبيعتها التنسيقية ، يمكن إزالة الروابط العضوية وإطار الدعامات بسهولة من MOF و / أو تبادلها مع جزيئات تنسيقية أخرى. من خلال إدخال الروابط المستهدفة إلى المحاليل المحتوية على الأطر الفلزية العضوية ، يمكن الحصول على الأطر الفلزية العضوية الوظيفية بعلامات كيميائية جديدة عبر عملية تسمى تبادل الرباط بعد الاصطناعية (PSE). PSE هو نهج مباشر وعملي يتيح إعداد مجموعة واسعة من الأطر الفلزية العضوية بعلامات كيميائية جديدة عبر عملية توازن المحلول الصلب. علاوة على ذلك ، يمكن إجراء PSE في درجة حرارة الغرفة ، مما يسمح بدمج الروابط غير المستقرة حراريا في الأطر الفلزية العضوية. في هذا العمل ، نوضح التطبيق العملي ل PSE باستخدام روابط تحتوي على تريازول وتيترازول غير متجانسة لتفعيل MOF القائم على Zr (UiO-66; UiO = جامعة أوسلو). بعد الهضم ، تتميز الأطر العضوية العضوية الوظيفية بتقنيات مختلفة ، بما في ذلك حيود الأشعة السينية المسحوق والتحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي النووي.
المقدمة
الأطر المعدنية العضوية (MOFs) هي مواد مسامية ثلاثية الأبعاد تتشكل من خلال روابط التنسيق بين التجمعات المعدنية والروابط العضوية متعددة الموضوعات. حظيت الأطر الفلزية العضوية باهتمام كبير بسبب مساميتها الدائمة وكثافتها المنخفضة وقدرتها على ربط المكونات العضوية وغير العضوية ، مما يتيح تطبيقات متنوعة 1,2. علاوة على ذلك ، فإن المجموعة الواسعة من العقد المعدنية والروابط العضوية الدعامات توفر مجموعات هيكلية غير محدودة نظريا من الأطر الفلزية العضوية. حتى مع وجود هياكل إطارية متطابقة ، يمكن تعديل الخصائص الفيزيائية والكيميائية للأطر الفلزية العضوية من خلال تشغيل الرباط باستخدام العلامات الكيميائية. توفر عملية التعديل هذ....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
البروتوكول
يتم سرد الكواشف المطلوبة لإعداد الأطر الفلزية العضوية والروابط في جدول المواد.
1. إعداد عملية تبادل الرباط بعد الاصطناعية (PSE)
- جفف تماما الأطر الفلزية العضوية UiO-66 المركبة مسبقا تحت الفراغ لإزالة أي أملاح معدنية غير متفاعلة وروابط في المسام ، وبقايا المذيبات المتبقية طوال الليل.
ملاحظة: انظر الملف التكميلي 1 لإجراء توليف الأطر الفلزية العضوية UiO-66. - تحضير الروابط الوظيفية ، H2BDC-Triazole ، و H2BDC-Tetrazole (انظر الملف التكميلي 1 لعملية التحضير ؛ الشكل التكميلي 1 والشكل التكميلي 2 للتوصيف) ف....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
النتائج
أنتج التوليف الناجح ل UiO-66 MOFs المتبادلة و UiO-66-Triazole و UiO-66-Tetrazole مواد صلبة مجريزوفية عديمة اللون. كما أظهرت كل من روابط H 2 BDC-Triazole وH2BDC-Tetrazole حالة صلبة عديمة اللون. تضمنت الطريقة القياسية المستخدمة لتحديد نجاح التبادل قياس أنماط PXRD ومقارنة تبلور العينة مع UiO-66 MOF البكر. يعرض الشكل 2 أنماط PXRD المتبادلة UiO-66-Triazole و UiO-66-Tetrazole ، جنبا إلى جنب مع UiO-66 البكر والبيانات المحاكاة. تم إنشاء نمط PXRD المحاكي من البنية البلورية المبل.......
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المناقشة
تعد عملية PSE مع روابط BDC الوظيفية نحو الأطر الفلزية العضوية UiO-66 القائمة على Zr طريقة بسيطة ومتعددة الاستخدامات للحصول على الأطر الفلزية العضوية ذات العلامات الكيميائية. من الأفضل إجراء عملية PSE في الوسط المائي ، مما يتطلب الخطوة الأولى المتمثلة في إذابة الربيطة في وسط مائي. عند استخدام BDC المركب مسبقا مع مجموعات وظيفية ، يوصى بالذوبان المباشر في مذيب أساسي ، مثل محلول مائي 4٪ KOH. بدلا من ذلك ، يمكن استخدام ملح الصوديوم أو البوتاسيوم من البنزين -1،4-ديكاربوكسيلات. يعد التحييد إلى الرقم الهيدروجيني 7 أمرا بالغ الأه.......
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الإفصاحات
ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.
شكر وتقدير
تم دعم هذا البحث من قبل برنامج أبحاث العلوم الأساسية من خلال المؤسسة الوطنية للبحوث الكورية (NRF) بتمويل من وزارة العلوم وتكنولوجيا المعلومات والاتصالات (NRF-2022R1A2C1009706).
....الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المواد
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 2-كاشف حمض بروموتيريفثاليك | BLD فارم | BD5695 | ل BDC-Triazole |
| Azidotrimethylsilane | Simga Aldrich | كاشف 155071 | ل BDC-Triazole |
| Bis (ثلاثي فينيل فوسفين) البلاديوم (II) | TCI | B1667 | ل BDC-Triazole |
| Copper (I) سيانيد | Alfa-Aesar | 12135 | كاشف ل BDC-Tetrazole |
| النحاس (I) يوديد | Acros | Organics 20150 | ل BDC-Triazole |
| الرقمي المداري شاكر | Daihan Scientific | SHO-1D | PSE |
| حمض الفورميك | دايجونج الكاشف الكيميائي | F0195 | لنظام BDC-Tetrazole |
| الهجين LC / Q-TOF | نظام Bruker BioSciences | maXis 4G | HR-MS |
| Lithum هيدروكسيد أحادي الهيدرات | Daejung الكيميائية | كاشف 5087-4405 | لكبريتات المغنيسيوم BDC-Triazole |
| كاشف Samchun الكيميائي | M1807 | ل BDC-Triazole | |
| كحول الميثيل | Daejung الكاشف الكيميائي | M0584 | ل BDC-Tetrazole |
| N ، N-Dimethylformamide | Daejung الكاشف الكيميائي | D0552 | النووي BDC-Tetrazole |
| - 500 ميجا هرتز | Bruker | AVANCE 500 ميجا هرتز | |
| غطاء بولي بروبيلين NMR (22 مم ، مبطن برقائق مدعومة بالفلين) | مادة Sungho Korea | 22-200 | للهضم |
| كاشف سيانيد البوتاسيوم | Alfa-Aesar | L13273 | لمرشح BDC-Tetrazole |
| PVDF Synringe (13 مم ، 0.45 وميكرو ؛ م) | مادة LK Lab Korea | F14-61-363 | للهضم |
| قارورة التلألؤ (20 مل ، زجاج البورسيليكات) | مادة Sungho Korea | 74504-20 | للهضم |
| أزيد الصوديوم ؛ | TCI | S0489 | لكاشف BDC-Tetrazole |
| بيكربونات الصوديوم | Samchun الكيميائية | S0343 | ل BDC-Triazole |
| Tetrabutylammonium fluoride (محلول 1 M THF) كاشف | Acros | organics 20195 | ل BDC-Triazole |
| Triethylamine | TCI | T0424 | كاشف BDC-Triazole |
| Triethylamine hydrochloride | Daejung الكيميائية | كاشف 8628-4405 | لكاشف BDC-Tetrazole |
| Trimethylsilyl-acetylene | Alfa-Aesar | A12856 | لكاشف BDC-Triazole |
| Triphenylphosphine | TCI | T0519 | الأشعة السينية BDC-Triazole |
| Rigaku | MiniFlex 600 | PXRD | |
| كلوريد الزركونيوم (IV) | كاشف Alfa-Aesar | 12104 | ل BDC-Tetrazole |
المراجع
- Zhou, H. -C., Long, J. R., Yaghi, O. M. Introduction to metal-organic frameworks. Chemical Reviews. 112 (2), 673-674 (2012).
- Furukawa, H., Cordova, K. E., O'Keefe, M., Yaghi, O. M. The chemistry and applications of metal-organic frameworks. Science. 341 (6149), 1230444(2013).
- Raza....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
إعادة الطباعة والأذونات
