Name: تبلور الغرواني الكهربي الأغشية سامسونج إطار المعادن العضوية عالية الأداء (فيديو) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-08-16T15:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 45 s
Description: اكتشف طريقة تبلور الغرواني الكهربي لتركيب أغشية إطارات المعادن العضوية متعددة البلورات النامية معًا. تتيح هذه التقنية التحكم في التبلور غير المتجانس على مختلف الركائز لإنتاج أفلام رقيقة جدًا خالية من الثقوب.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

نعترف بمؤسستنا المنزل، مدرسة البوليتكنيك Fédérale دي لوزان، على دعمها السخي. هذا المشروع قد تلقي تمويلاً من أفق 2020 البحث الاتحاد الأوروبي في والابتكار برنامج تحت Skłodowska ماري كوري-منح الاتفاق رقم 665667. يشكر المؤلفون باسكال ألكسندر شووينك لمساعدته مع زرد.

تنبيه: اقرأ بعناية صحائف بيانات سلامة المواد (MSDS) للمواد الكيميائية المعنية. بعض المواد الكيميائية المستخدمة في هذه التجربة مواد سامة. الأسلوب الحالي ينطوي على تجميع جسيمات نانوية. ولذلك، اتخاذ الاحتياطات المناسبة. يجب أن يتم إجراء توليف كامل بغطاء دخان جيد التهوية.
ملاحظة: يتم سرد التفاصيل المتعلقة الآلات والمواد الكيميائية والمواد التي تشارك في تركيب الأفلام MOF في الجدول 1.
1-إعداد الحل الملح المعدني والحل رابط لسول السليفة
ملاحظة: لتركيب الفيلم زيف-8، يستخدم سداسي هيدرات نترات الزنك [الزنك (لا3)2.6H2س] كالملح المعدنية ويستخدم 2-ميثيليميدازولي (حميم) كالرابط.
<ol><li>لحل الملح المعدني، حل ز 2.75 من الزنك (لا3)2.6H2س في 500 مل الماء.</li>
	<li>لحل رابط، حل ز 56.75 من حميم في 500 مل الماء ويقلب عليه بشكل مستمر حتى يتم الحصول على حل واضح.</li>
</ol>2-إعداد أقطاب النحاس
<ol><li>قطع من رقائق نحاس عالية نقاء (بنقاوة 99.9%، 127 ميكرومتر سميكة) إلى قطع 4 × 4 سم.</li>
	<li>لسهولة لقط إحباط قطع لمجموعة من القصاصات تمساح Cu، رسم خط على مسافة 0.5 سم من أحد حواف رقائق مربعة.</li>
	<li>تسطيح إحباط استخدام بكرة أسطوانية على سطح نظيف.</li>
	<li>تنظيف رقائق النحاس بدقة بحمام سونيكيشن في الأسيتون لمدة 15 دقيقة، تليها sonication حمام في الكحول لمدة 15 دقيقة.</li>
	<li>رقائق النحاس في أجواء نظيفة جافة.</li>
</ol>3-مرفق ركائز مسرى (الكاثود)
ملاحظة: اختيار الركازة ملائمة إيداع الفيلم MOF. يمكن تطبيق الأسلوب AAO (أنوديسك، 13 المسام استضافة قطر ملم يبلغ قطرها 0.1 ميكرومتر المسامية)، ﺍﻟﺍﻛﺭﻳﻟﻭﻧﻳﺗﺭﺍﻟ (القومية، ووقف الوزن الجزيئي: كاتشين 100)، إحباط Cu (نقاء 99.9%، 25 ميكرومتر سميكة)، وهو فيلم الجرافين الكيميائية-بخار-الترسيب-تعتمد يستريح على إحباط cu11، ويستريح على إحباط Cu12،،من1314فيلم الكربون نانوبوروس محلية صنع.
<ol><li>بعناية وضع الركيزة المرغوبة في مركز القطب Cu استخدام شريط.</li>
	<li>شطف الجمعية الركازة/القطب بالماء، يليه الكحول، ومرة أخرى مع المياه لحوالي 1 دقيقة.</li>
	<li>إرفاق قطب كهربائي Cu عارية (4 x 4 سم) اﻷنود. ثم إرفاق الجمعية الركازة/قطب الكاثود.</li>
	<li>ضبط الفصل بين قطبين إلى 1 سم داخل كوب زجاج 100 مل.</li>
</ol>4-سن الداخلي للفيلم زيف-8
<ol><li>مزيج ز 31.6 الحل السلائف المعدنية و 35 ز الحل يجند في كوب 100 مل ويقلب عليه لمدة 30 ثانية في درجة حرارة الغرفة لتشكيل سول السليفة. ملاحظة: وقت التعريفي زيف-8 في هذه الظروف هو أقل من 60 ثانية، ولذلك العوالق قد يجري تنفيذها دون تأخير.</li>
	<li>نقل سول السليفة إلى السفينة استضافة أقطاب كهربائية.</li>
	<li>تزج كل الأقطاب حتى علامة 3.5 سم على أقطاب كهربائية. ملاحظة: من تجاربنا، وقد لاحظنا أن تطبيق الحقل الكهربائي قبل 3 دقيقة للشيخوخة سول يؤدي إلى تغلغل الأنوية زيف-8 أصغر في مسام ركائز المسامية (AAO في هذه الحالة بالذات)، التي تحتاج إلى تجنبها. لذلك، الحقل الكهربائي متوقفاً إلا بعد 3 دقائق، عند النواة تنمو أكبر إلى حد ما.</li>
	<li>القيام باﻻشتراك مع جهد ترسب 1 V لمدة 4 دقائق. الحالية ينبغي أن يكون في نطاق ما 2.5 3.5.</li>
	<li>في نهاية العوالق، أقل في الكأس ببطء. كما ضعيفة الالتصاق بين الأنوية المودعة حديثا والركيزة فيجب اتخاذ أقصى درجات الحرص أثناء التعامل مع الركازة.</li>
	<li>نقل الركازة المجففة على شريحة زجاجية مجهرية. استخدام الشريط لعقد الركيزة في المكان.</li>
	<li>لنمو البلورات، مزيج ز 31.6 الحل الملح المعدنية و 35 ز الحل رابط في كوب 100 مل.</li>
	<li>ضع شريحة زجاجية مجهرية جنبا إلى جنب مع الركيزة عمودياً في الحل السلائف وتركها دون عائق ح 10 في 30 درجة مئوية.</li>
	<li>بعد ما يصل إلى 10 س لنمو البلورات، شطف الركيزة بالماء لمدة 30 دقيقة والجافة في جو نظيف.</li>
</ol>5-سن الداخلي للفيلم زيف-7
<ol><li>توليف الفيلم زيف-7 على وجود دعم AAO بطريقة مشابهة لتلك المستخدمة للفيلم زيف-8 ولكن مع الاختلافات التالية.</li>
	<li>بعد خلط ز 0.82 للزنك (لا3)2·6H2س في 30 مل من dimethylformamide (DMF) و 0.72 ز من بنزيميدازول في 30 مل ميثانول لمدة 3 دقائق، الاضطلاع بالعوالق لمدة 1 دقيقة.</li>
	<li>توليف فيلم زيف-7 إينتيرجروون بغمر الفيلم نويات زيف-7 في سول السليفة تتضمن ز 0.58 من الزنك (لا3)2·6H2س و 0.3 غرام من بنزيميدازول 30 مل من DMF عند 110 درجة مئوية ح 4.</li>
	<li>بعد تهدئة الحل، يغسل الغشاء زيف-7/AAO التي نقع عليه في DMF، متبوعاً بتجفيف أنه عند 60 درجة مئوية ح 12.</li>
</ol>6-غشاء إعداد وتوصيف
<ol><li>
إعداد الغشاء
	<ol>
<li>لإعداد للتسرب، مزيج دقيق نسبة متساوية من الراتنج ومقوي وترك المخلوط ح 1.</li>
		<li>ضع الأغشية زيف-8/الدعم على قرص الصلب 24 ملم على نطاق المنظومة مع حفرة قطرها 5 ملم في المركز.</li>
		<li>تطبيق الإيبوكسي على طول حواف الركيزة في البداية، وبعد ذلك، تغطي الركيزة باستثناء حفرة قطرها 5 ملم في المركز.</li>
		<li>تسمح الإيبوكسي الجافة بين عشية وضحاها.</li>
		<li>استخدام مجهر ستيريو لفحص الغشاء جنبا إلى جنب مع مقياس مرجعي معروف.</li>
		<li>استخدام البرامج الرسومية لحساب المنطقة المعرضة للغشاء من الصورة الممسوحة ضوئياً.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
اختبار تخلل غاز ملاحظة: في تجاربنا، الاختبارات تخلل غاز مكون واحد نفذت بتقنية Wicke-كالينباتش في زنزانة تخلل محلية صنع. تم معايرة وحدات التحكم بالتدفق الجماعي (الكنيست) ومطياف كتلة المستخدمة في التشكيل تخلل داخل مجموعة من خطأ 5%. وحدات التحكم بالتدفق الجماعي (MFC) ينظم في التغذية ومعدل تدفق غاز الاجتياح. Ar كالغاز الاجتياح التي قامت بيرميتي الغاز مطياف كتلة معايرة (مللي ثانية) لتحليل في الوقت الحقيقي لتركيز بيرميتي.<ol>
<li>ضع القرص الصلب مع الغشاء في الخلية تخلل الفولاذ المقاوم للصدأ.</li>
		<li>ضمان تناسب ضيق تسرب عن طريق وضع يا Viton الحلقات المذكورة أعلاه وأدناه القرص الصلب وثبتت المسامير. لإزالة الماء الممتزة أثناء التوليف، جاف في الأغشية في 130 درجة مئوية تحت جو/Ar2ح حتى يتم التوصل إلى منافذه2 ح مطرد.</li>
		<li>مكان إقامة داخل الفرن وتعيين درجة الحرارة إلى 130 درجة مئوية.</li>
		<li>ضمان التغذية واكتساح خطوط هي يسخن.</li>
		<li>تعيين معدلات تدفق الغاز في التغذية واكتساح الجانبين إلى 30 مل/دقيقة.</li>
		<li>الحفاظ على ضغط 0.1 ميغاباسكال في التغذية والجانب اكتساح بضبط الصمامات إبرة في ريتينتاتي والجانب بيرميتي، على التوالي.</li>
		<li>حساب في منافذه حالما يتم إنشاء حالة مستقرة.</li>
		<li>ببطء يبرد الفرن (في حوالي 2 ساعة) إلى 30 درجة مئوية وتسجيل القيم مرة أخرى بمجرد تأسيس حالة مستقرة.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol><li>Knebel, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Defibrillation+of+soft+porous+metal-organic+frameworks+with+electric+fields%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Defibrillation of soft porous metal-organic frameworks with electric fields.</a> Science. 358, 347-351 (2017).</li>
<li>Brown, A. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interfacial+microfluidic+processing+of+metal-organic+framework+hollow+fiber+membranes%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Interfacial microfluidic processing of metal-organic framework hollow fiber membranes.</a> Science. 345, 72-75 (2014).</li>
<li>Dzubak, A. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ab+initio+carbon+capture+in+open-site+metal-organic+frameworks%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Ab initio carbon capture in open-site metal-organic frameworks.</a> Nature Chemistry. 4, 810-816 (2012).</li>
<li>Gascon, J., Kapteijn, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metal-organic+framework+membranes-high+potential%2C+bright+future%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+International+Edition%22%5BJournal%5D)">Metal-organic framework membranes-high potential, bright future.</a> Angewandte Chemie International Edition. 49, 1530-1532 (2010).</li>
<li>Liu, X., Wang, C., Wang, B., Li, K. <a target="_blank" href="https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.201604311">Novel Organic-Dehydration Membranes Prepared from Zirconium Metal-Organic Frameworks.</a> Advanced Functional Materials. 27, 1-6 (2017).</li>
<li>Zhang, F., et al. <a target="_blank" href="https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.201200084">Hydrogen selective NH2-MIL-53(Al) MOF membranes with high permeability.</a> Advanced Functional Materials. 22, 3583-3590 (2012).</li>
<li>Kwon, H. T., Jeong, H. -K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+situ+synthesis+of+thin+zeolitic-imidazolate+framework+ZIF-8+membranes+exhibiting+exceptionally+high+propylene%2Fpropane+separation%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">In situ synthesis of thin zeolitic-imidazolate framework ZIF-8 membranes exhibiting exceptionally high propylene/propane separation.</a> Journal of the American Chemical Society. 135, 10763-10768 (2013).</li>
<li>Hou, J., Sutrisna, P. D., Zhang, Y., Chen, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Formation+of+ultrathin%2C+continuous+metal-organic+framework+membranes+on+flexible+polymer+substrates%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+International+Edition%22%5BJournal%5D)">Formation of ultrathin, continuous metal-organic framework membranes on flexible polymer substrates.</a> Angewandte Chemie International Edition. 55, 3947-3951 (2016).</li>
<li>Barankova, E., Tan, X., Villalobos, L. F., Litwiller, E., Peinemann, K. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+metal+chelating+porous+polymeric+support%3A+the+missing+link+for+a+defect-free+metal-organic+framework+composite+membrane%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+International+Edition%22%5BJournal%5D)">A metal chelating porous polymeric support: the missing link for a defect-free metal-organic framework composite membrane.</a> Angewandte Chemie International Edition. 56, 2965-2968 (2017).</li>
<li>He, G., Dakhchoune, M., Zhao, J., Huang, S., Agrawal, K. V. <a target="_blank" href="https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.201707427">Electrophoretic Nuclei Assembly for Crystallization of High-Performance Membranes on Unmodified Supports.</a> Advanced Functional Materials. , In press (2018).</li>
<li>Li, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Large-area+synthesis+of+high-quality+and+uniform+graphene+films+on+copper+foils%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Large-area synthesis of high-quality and uniform graphene films on copper foils.</a> Science. 324, 1312-1314 (2009).</li>
<li>Rodriguez, A. T., Li, X., Wang, J., Steen, W. A., Fan, H. <a target="_blank" href="https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.200600952">Facile synthesis of nanostructured carbon through self-assembly between block copolymers and carbohydrates.</a> Advanced Functional Materials. 17, 2710-2716 (2007).</li>
<li>Huang, S., et al. Large-area single-layer graphene membranes by crack-free transfer for gas mixture separation. Nature Communications. , Accepted (2018).</li>
<li>Agrawal, K. V., Dakachoune, M., Huang, S., He, G., Dudani, N. Ultrahigh flux gas-selective nanoporous carbon membrane and manufacturing method thereof. , Patent. Application PCT/EP2017/057684 (2017).</li>
<li>Liu, J., Wöll, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface-supported+metal-organic+framework+thin+films%3A+fabrication+methods%2C+applications%2C+and+challenges%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Society+Reviews%22%5BJournal%5D)">Surface-supported metal-organic framework thin films: fabrication methods, applications, and challenges.</a> Chemical Society Reviews. 46, 5730-5770 (2017).</li>
</ol>

الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.

ميزة موقع الصدارة من الأسلوب سن فيما يتعلق ب الأساليب القائمة15 أن الأسلوب سن يمكن توليف الأفلام MOF إينتيرجروون عالية، سامسونج على مجموعة واسعة من ركائز المسامية ونونبوروس. هو تجنب أي الركازة المعالجة المسبقة، مما يجعل هذا الأسلوب واضحة تماما لتوليف الأفلام MOF. وبالرغم من العوالق المعدات ستستخدم لترسب الفيلم النوى، والمعدات تتألف من مصدر طاقة وقطب معدني وكوب، وبسيط جداً ويمكن الوصول إليها. ونحن نعتقد أنه يمكن تمديد هذا الأسلوب سن سهلة لتركيب مجموعة واسعة من أفلام بلوري.
<p class="jove_conten...

تقدم من كفاءة الطاقة عالية في فصل جزيئات رقيقة الأغشية الجزيئية النخل ويمكن أن تقلل من التكلفة الإجمالية للوقود، التقاط2 CO، وتنقية المياه، واستعادة المذيبات، إلخ1،2. Mof فئة واعدة من المواد لتركيب الأغشية الجزيئية النخل بسبب الكيمياء التركيبية إيسوريتيكولار المشتركة وبلورة واضحة نسبيا3. حتى الآن، MOF الأغشية وتضم هياكل بلورية متنوعة، بما في ذلك أن من زيف-4-7،-8، كانت-9-11،-67،-90، و-93، والارجان-66، HKUST-1 وشركة مالونغوشي-53 ذكرت4،5. يتم توليف هذه الأغشية ببلورة الأفلام MOF الكريستالات عالية الجودة على دعم مسامية. عموما، للحصول على انتقائية فصل عالية، من الضروري الحد من العيوب في الفيلم MOF الكريستالات (مثل الثقوب والعيوب الحبوب للحدود). اتباع نهج مناسب للحد من العيوب بلورة فيلما سميكة. ليس من المستغرب أن العديد من ذكرت في وقت سابق في وزارة المالية أغشية سميكة جداً (أكثر من 5 ميكرومتر). الأفلام سميكة للأسف، يؤدي إلى مسار نشر طويلة، مما يحد من منافذه الغشاء. ولذلك، بينما يتم تحسين الانتقائية، هو التضحية بمنافذه. للالتفاف على هذه المفاضلة، من الضروري وضع أساليب لبلورة سامسونج (&lt; 0.5 ميكرومتر سميكة)، الأفلام MOF خالية من العيوب.
زيف-8 الأكثر كثافة درس MOF لتركيب الغشاء، بسبب استقرارها الكيميائي والحراري استثنائية وبلورة بسيطة كيمياء6،7. وحتى الآن، تحققت الأغشية زيف-8 التي أبلغ عنها سامسونج بتغيير الكيمياء السطحية أو طبولوجيا من الركازة المليئة بالثغرات الكامنة، تحابي التنو غير متجانسة من زيف-8، هو أمر ضروري لفيلم الكريستالات إينتيرجروون. على سبيل المثال، تشن وآخرون. عن توليف الفيلم زيف-8 ميكرومتر سميكة 1 (3-أمينوبروبيل) تريثوكسيسيلاني-تعديل TiO2-poly(vinylidene fluoride) المغلفة (PVDF) جوفاء ألياف8. لاحظ كثافة عالية التنو غير متجانسة، وعزاه إلى التعديل المتزامن للكيمياء السطحية ونانوستروكتوري. أفاد فريق بينيمان غشاء زيف-8 سامسونج على دعم بوليثيوسيميكاربازيدي (بتسك) خالب معدن،9. هذه الإمكانية خالب معدنية فريدة من نوعها من بتسك أدى إلى ربط أيونات الزنك، تعزيز التنو غير متجانسة من زيف-8 أدت بعد ذلك إلى أغشية زيف-8 عالية الأداء. وبصفة عامة، ضبط كيمياء الركيزة و nanostructure يسهل تركيب الأغشية MOF عالية الأداء؛ ومع ذلك، هذه الأساليب معقدة جداً، وعادة لا تكون إعادة تطبيق لتجميع MOF أغشية من هياكل وزارة المالية الجذابة الأخرى.
هنا، نحن تقرير التوليف من سامسونج، إينتيرجروون عالية أفلام زيف-8 استخدام نهج بلورة بسيطة وتنوعاً التي يمكن إعادة تطبيقه لتشكل طبقة رقيقة إينتيرجروون من عدة مواد بلورية10. نعرض أمثلة للأفلام 8 زيف وزيف-7 إعداد بدون أي معالجة مسبقة الركازة، الذي يبسط إلى حد كبير عملية إعداد. وتعد أفلام زيف-8 على مجموعة واسعة من ركائز (السيراميك والبوليمر، والمعادن، والكربون والجرافين). يعرض الفيلم زيف-8 500 نانومتر سميكة على وجود دعم انوديك أكسيد الألومنيوم (AAO) على أداء الفاصل جذابة. منافذه2 ح عالية من 8.3 × 10-6 مول م-2 s السلطة الفلسطينية-1 -1 وجذابة سيليكتيفيتيس مثالية 7.3 (ح2/CO2) و 15.5 (ح2/N2) 16.2 (ح2/CH4) 2655 (ح 2/ج3ح8) يتم تحقيقه.
تبلور والنهج التي تمكن الفذ المذكور أعلاه هو سن. سن رواسب نويات زيف-8 على الركازة مباشرة من سول السليفة للبلورة. يستخدم هذا النهج العوالق لفترة قصيرة جداً من الزمن (1-4 دقيقة) الحق بعد الوقت التعريفي (الوقت عندما تظهر الأنوية في سول السليفة). تطبيق المجال الكهربائي على الأنوية MOF مشحونة يدفعهم نحو قطب كهربائي مع التمويه الذي يتناسب مع قوة التطبيقية المجال الكهربائي (E)، تنقل الغرواني الكهربي الغروانية (μ)، وتركيز نوى (جن) كما هو مبين في المعادلات 1 و 2.
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/58301/58301eq1.jpg"> (المعادلة 1)
<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/58301/58301eq2.jpg"> (المعادلة 2)
هنا، v = سرعة الانجراف، Ζ = إمكانات زيتا الأنوية، اليوروس = سماحية الفراغ، اليوروr = ثابت عازل، و Η = لزوجة سول السليفة.
لذلك، عن طريق التحكم الإلكتروني ودرجة الحموضة الحل (الذي يحدد ζ)، يمكن التحكم بكثافة التعبئة الأنوية. نمو نويات المزدحمة في سول السليفة اللاحقة يسمح للباحثين للحصول على فيلم الكريستالات إينتيرجروون عالية.

نترات <table><tbody><tr><td>الزنك سداسي هيدرات</td><td>سيجما ألدريتش</td><td>96482-500G</td><td>98٪ نقاء</td></tr><tr><td>2-Methylimidazole</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>M50850-500G</td><td>99٪ نقاء</td></tr><tr><td>Benzimidazole</td><td>TCI</td><td>B0054-500G</td><td>98٪</td></tr><tr><td>نقاء شريط</td><td>DuPont</td><td>KPT-1/8</td><td></td></tr><tr><td>Epoxy</td><td>GC Electronics</td><td>19-823</td><td></td></tr><tr><td>رقائق النحاس</td><td>Alfa Aesar</td><td>13380.CV</td> مصدر طاقة <td>نقاء بنسبة 99.9٪</td></tr><tr><td>لواجهة EPD</td><td>Gamry Instruments</td><td>1000E Potentiostat</td><td></td></tr><tr><td>منظف بالموجات فوق الصوتية</td><td>MTI corporation</td><td>VGT-1860QTD</td><td></td></tr><tr><td>AAO</td><td>GE للرعاية الصحية علوم الحياة &LRM ؛</td><td>6809-7013</td><td></td></tr><tr><td>PAN</td><td>Shandong MegaVision</td><td></td><td>قطع الوزن الجزيئي هو 100 كيلو دالتون</td></tr></tbody></table>

تبلور الغرواني الكهربي الأغشية سامسونج إطار المعادن العضوية عالية الأداء

Electrophoretic Crystallization of Ultrathin High-performance Metal-organic Framework Membranes

نحن تقرير تركيب الأغشية المعدنية العضوية الإطار (MOF) الكريستالات رقيقة، إينتيرجروون العالية، في طائفة واسعة من غير معدلة تدعم المسامية وغير المسامية (البوليمر والسيراميك والمعادن، والكربون والجرافين). قمنا بتطوير تقنية بلورة رواية، الذي هو ما يسمى بالنهج سن: الجمعية نويات الغرواني الكهربي لبلورة الأغشية الرقيقة جداً إينتيرجروون (سن). ويسمح هذا النهج لكثافة عالية من نويات غير متجانسة من Mof في الركازة مختارة عن طريق ترسب الغرواني الكهربي (العوالق) مباشرة من سول السليفة. نمو نويات MOF معبأة جيدا يؤدي إلى فيلم MOF الكريستالات إينتيرجروون عالية. ونحن تبين أن هذا النهج بسيطة يمكن أن تستخدم لتركيب إطار ايميدازول زيوليت رقيقة، إينتيرجروون (زيف)-7 وزيف-8 أفلام. إظهار الناتج 500 نانومتر سميكة الأغشية زيف-8 إلى حد كبير ارتفاع ح2 منافذه (8.3 × 10-6 مول م-2 s-1 السلطة الفلسطينية-1) وغاز مثالية سيليكتيفيتيس (7.3 ح2/CO2، 15.5 ح2/N2، 16.2 ح2/CH4، و 2655 لح2/ج3ح8). على أداء جذاب ج3ح6/ج3ح8 الفصل أيضا تحقيق (ج3ح6 منافذه من 9.9 × 10-8 جزئ m-2 s-1 السلطة الفلسطينية-1 و ج3ح 6/ج3ح8 مثالية الانتقائية من 31.6 عند 25 درجة مئوية). وعموما، يمكن تمديد عملية سن، نظراً لبساطته، توليف إينتيرجروون الأغشية الرقيقة لمجموعة واسعة من المواد البلورية نانوبوروس.

تم استخدام هيكل قائم محلية صنع لتوليف الأفلام MOF (الشكل 1). مسح صور المجهر الإلكتروني (SEM) وحيود الأشعة السينية (XRD) وقد جمعت أنماط للفيلم زيف-8 نوى (الشكل 2). واستخدمت وزارة شؤون المرأة لصورة مورفولوجيس السطحية ومستعرضة الدعم AAO والغشاء زيف-8/AAO، دعم عموم، غشاء زيف-8/عموم، والفيلم زيف-8/الجرافين، وزيف-7/AAO غشاء (الشكل 3). وتم قياس منافذه الغاز الأغشية زيف-8 في وحدة نمطية غشاء التحكم في درجة ال...

ويرد نهج بسيط واستنساخه وتنوعاً لتركيب الأغشية المعدنية العضوية إطار الكريستالات إينتيرجروون، في طائفة واسعة من غير معدلة مسامية وغير المسامية ويدعم.

We report the synthesis of thin, highly intergrown, polycrystalline metal-organic framework (MOF) membranes on a wide range of unmodified porous and ...

يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على السؤال الرئيسي في تخليق أفلام MOF متعددة الكريستالات مثل كيفية تصنيع أغشية MOF بشكل متكرر. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أنه يمكننا التحكم في التنوي غير المتجانس على مجموعة واسعة من الركائز التي تؤدي إلى أفلام MOF فائقة النحافة وخالية من الثقوب. بمساعدة الهندسة البلورية التي تنطوي على تنوي متحكم فيه ونمو ، نهدف إلى تبسيط بروتوكول التوليف لأفلام OF.قم أولا بتقطيع رقائق نحاسية عالية النقاء إلى أربع قطع في أربعة سنتيمترات. لسهولة تثبيت الرقاقة المقطوعة بمجموعة من مقاطع التمساح النحاسية ، ارسم خطا 0.5 سم من أحد حواف كل رقائق مربعة. ثم قم بتسطيح كل رقائق باستخدام أسطوانة أسطوانية على سطح نظيف.نظف رقائق النحاس جيدا عن طريق صوتنة الحمام في الأسيتون لمدة 15 دقيقة متبوعا بصوتنة الحمام في الأيزوبروبانول لمدة 15 دقيقة. ثم جفف رقائق النحاس في طبق زجاجي. ضع الركيزة المطلوبة بعناية في وسط القطب النحاسي باستخدام الشريط.اشطف مجموعة قطب الركيزة لمدة دقيقة واحدة بالماء متبوعا بالأيزوبروبانول ومرة أخرى بالماء. بعد ذلك ، قم بإرفاق قطب نحاسي مكشوف بالأنود. ثم قم بتوصيل مجموعة قطب الركيزة بكاثود.ضع القطبين في دورق زجاجي سعة 100 مليلتر واضبط الفصل بينهما على سنتيمتر واحد. أضف 31.6 جراما من محلول سداسي هيدرات الزنك و 35 جراما من محلول بنزيميدازول إلى دورق سعة 100 مل وحركه لمدة 30 ثانية في درجة حرارة الغرفة لتشكيل السلائف السليفة. انقل السلائف إلى الدورق الذي يحتوي على الأقطاب الكهربائية.ثم اغمر كلا القطبين حتى علامة 3.5 سم عن طريق ضبط ارتفاع الدرق. قم بإجراء الترسيب الكهربائي بجهد ترسيب فولت واحد لمدة أربع دقائق عن طريق تشغيل طاقة مصدر الطاقة. في نهاية الترسيب ، قم بخفض الدورق ببطء لتجنب إزعاج الالتصاق الضعيف بين النوى المودعة حديثا والركيزة.بعد تجفيف الركيزة ، انقلها إلى شريحة زجاجية مجهرية باستخدام شريط لاصق لتثبيت الركيزة في مكانها. لنمو البلورات ، امزج 31.6 جراما من محلول سداسي هيدرات الزنك و 35 جراما من محلول 2-ميثيل إيميدازول في دورق سعة 100 مل. ضع الشريحة الزجاجية المجهرية مع الركيزة عموديا في محلول السلائف واتركها دون إزعاج لمدة 10 ساعات عند 30 درجة مئوية.بعد 10 ساعات من نمو البلورات ، اشطف الركيزة بالماء لمدة 30 دقيقة. ثم جفف الركيزة في جو نظيف. لتحضير مانع التسرب ، اخلطي جيدا نسبة متساوية من الايبوكسي والمقسى واتركي الخليط لمدة ساعة واحدة.ضع غشاء ZIF-8 على قرص فولاذي بعرض 24 ملم مع فتحة قطرها خمسة ملليمترات في المنتصف. ضع الإيبوكسي على طول حواف الركيزة ثم قم بتغطية الركيزة باستثناء الفتحة التي يبلغ قطرها خمسة ملليمترات في المركز. بعد السماح للإيبوكسي بالجفاف طوال الليل ، استخدم مجهريا مجسمه لمسح الغشاء جنبا إلى جنب مع المقياس المرجعي المعروف.استخدم برنامجا رسوميا لحساب المساحة المكشوفة للغشاء من الصورة الممسوحة ضوئيا. بعد ذلك ، ضع القرص الفولاذي مع الغشاء في خلية نفاذية الفولاذ المقاوم للصدأ وضع الخلية في الفرن. تأكد من ملاءمة التسرب بإحكام عن طريق وضع حلقات Viton O أعلى وأسفل القرص الفولاذي وتثبيت البراغي.اضبط معدلات تدفق الغاز على العلف وجوانب الاجتياح على 30 مل في الدقيقة. لإزالة الماء الممتص أثناء التخليق ، قم بتسخين الخلية الغشائية باستخدام الهيدروجين كغاز تغذية والأرجون لأن هذا الغاز الكاتسح عند 130 درجة مئوية لمدة ساعتين. حافظ على ضغط 0.1 ميجا باسكال في التغذية وجانب الاجتياح عن طريق ضبط صمامات الإبرة على الجانب المحتبس والنفاذ، على التوالي.قم بتغيير تدفق الغاز في جانب التغذية لاستهداف الغاز واضبط معدل تدفق الغاز على 30 مليلتر في الدقيقة. اضبط درجة حرارة الفرن على درجة الحرارة المطلوبة. ثم احسب النفاذية في Excel بمجرد إنشاء حالة مستقرة وفقا للبيانات من الطيف الكتلي.تظهر صور SEM وأنماط XRD أن فيلم نوى ZIF-8 مضغوط وتوضح أن طريقة ENACT فعالة للغاية في التحكم في كثافة التنوي غير المتجانسة على الركيزة. بعد النمو ، يكون مورفولوجيا الفيلم التي لاحظتها SEM مضغوطا وخاليا من الثقب ويبدو أنه متداخلة للغاية. يتم عرض الأشكال السطحية والمقطع العرضي لدعم AAO ، وغشاء ZIF-8 / AAO ، ودعم PAN ، وغشاء ZIF-8 / PAN.تظهر بيانات ديمومة الغاز لأغشية ZIF-8 / AAO و ZIF-8 / PAN أن انتقائية البروبان الهيدروجيني هي 2700 و 190 ، على التوالي ، مما يثبت أن فيلم MOF خال من العيوب تقريبا. يظهر غشاء ZIF-8 / AAO نفاذية هيدروجين عالية للغاية بسبب السماكة الرقيقة للغاية. أثناء محاولة هذا الإجراء ، من المهم انتظار حدوث الحث البلوري قبل تطبيق الترسيب الكهربائي.على سبيل المثال ، يمكن التصديق على الحث البلوري من خلال دراسة السلائف في المجهر الإلكتروني الناقل. يسمح هذا البروتوكول للمرء بالتحكم بدقة في كثافة التنوي غير المتجانسة وسمك فيلم النوى ببساطة عن طريق التحكم في المجال الكهربائي ووقت الترسيب الكهربائي ويمكن تمديده لتصنيع أغشية متعددة الكريستالات من مختلف الهياكل بعد تطوير هذه التقنية ، مهدت لنا الطريق لإجراء دراسات منهجية على أفلام MOF الهندسية التي يقل سمكها عن 100 نانومتر.لا تنس أن العمل مع ميثيل إيميدازول ونترات الزنك يمكن أن يكون خطيرا ويجب دائما اتخاذ الاحتياطات مثل ارتداء القفازات والعمل في غطاء الدخان أثناء تنفيذ هذا الإجراء.

electrophoretic-crystallization-ultrathin-high-performance-metal

Research

JoVE Journal

Chemistry

الكيمياء

الموصوفة هنا الإجراء ينفذ في الفريق غشاء Caffrey البيولوجيا البنيوية والوظيفية لإعداد يدويا المحاكمات بلورة البروتينات في الغشاء mesophases lipidic.

بلورة البروتينات الغشائية لتحديد الهيكل باستخدام Mesophases Lipidic

تقييم ثنائي الأبعاد المحاكمات التبلور (2D) لتشكيل المصفوفات أمرت بروتين الغشاء هو مهمة حرجة وصعبة للغاية في البلورات الإلكترون. نحن هنا وصف نهجنا في الكشف عن وتحديد 2D بلورات صغيرة من بروتينات غشاء الغالب في نطاق 15 -- 90kDa.

تقييم المحاكمات تبلور ثنائي الأبعاد للبروتينات غشاء الصغيرة للدراسات البيولوجيا الهيكلية التي البلوريات الكترون

البروتوكولات وصف الخطوات الضرورية للحصول على بلورات حيود نوعية من البروتين غشاء بدءا من إعادة تشكيل البروتين في مرحلة مكعب lipidic (LCP) ، وإيجاد الظروف الأولية مع فحوصات ما قبل تبلور LCP - FRAP ، وإقامة محاكمات تبلور LCP الحصاد والبلورات .

بلورة البروتينات في الغشاء Mesophases Lipidic

Bicelles هي مزيج الدهن / مزدوج الألفة التي تحافظ على بروتينات غشاء (النواب) في طبقة ثنائية المادة الدهنية ولكن فريد السلوك المرحلة التي تسهل سرعة عالية الفحص بواسطة الروبوتات التبلور. وقد أنتجت هذه التقنية بنجاح في عدد من هياكل عالية الدقة من مصادر حقيقية النواة وبدائية. هذا الفيديو يصف بروتوكولات لتوليد الخليط bicelle lipidic ، وإدماج النواب في خليط bicelle ، وإقامة المحاكمات التبلور (يدويا وكذلك آليا) ، والحصاد بلورات من المتوسط.

الإنتاجية العالية للبروتينات غشاء البلورة باستخدام أسلوب Bicelle Lipidic

هنا يتم وصف إجراءات البلازما تعزيز ترسيب الأبخرة الكيميائية من perfluoroalkanes على المواد الصغيرة التي يسهل اختراقها مثل الأطر المعدنية العضوية لتعزيز الاستقرار وللا مائية. وعلاوة على ذلك، وصفت اختبار اختراق كميات مليغرام من العينات في التفاصيل.

إعداد أطر مسعور المعدنية العضوية عبر البلازما المحسن ترسيب الأبخرة الكيميائية من Perfluoroalkanes لإزالة الأمونيا

التوليف، والتنشيط، وتوصيف المواد الإطار المعدني العضوي مصممة عمدا هو أمر صعب، خاصة عندما تكون لبنات بناء وفضلت الكريات البيضاء غير متوافقة أو غير المرغوب فيها على أشكال الديناميكا الحرارية المطلوبة. وصفنا كيف تطبيقات بمساعدة المذيبات الصرف رابط، مسحوق حيود الأشعة السينية في الشعيرات الدموية وتفعيل عبر فوق الحرجة CO 2 التجفيف، ويمكن معالجة بعض هذه التحديات.

أطر توليف وتوصيف بين functionalized المعدنية العضوية

يتم تقديم إجراء لإعداد وسائط الفصل الهجينة المسامية المكونة من متراصة بوليمر كبيرة المسامية مطلية داخليا ببوليمر تنسيق صغير يسهل اختراقه بمساحة سطح عالية.

إعداد التنسيق المسامية العالية البوليمر طلاء البوليمر على ماكروبوروس كتل لتعزيز إثراء Phosphopeptides

في هذه الورقة نصف التوليف البيني للبوليمرات الصغيرة التي يسهل اختراقها (CMP) على ركائز القرابين ، وتفكك الركيزة لإعداد الأغشية النانوية CMP القائمة بذاتها. بالإضافة إلى ذلك ، سوف نصف كيف يمكن نقل الأغشية النانوية الهشة إلى ركائز أخرى.

طبقة تلو طبقة تجميع ونقل طليق مترافق الصغيرة التي بوليمر Nanomembranes

يتم توفير بروتوكول لتوليف وتوصيف أحاديات الإطار المعدني العضوي ذاتية التجميع باستخدام بلورات الإطار المعدني العضوي المطعمة بالبوليمر (MOF). يوضح الإجراء أن جزيئات MOF المطعمة بالبوليمر يمكن تجميعها ذاتيا في واجهة الهواء والماء مما يؤدي إلى هياكل أحادية الطبقة جيدة التكوين وقائمة بذاتها كما يتضح من التصوير المجهري الإلكتروني الماسح.

توليف وتوصيف أحاديات الإطار المعدني العضوي المجمعة ذاتيا باستخدام الجسيمات المطلية بالبوليمر

يصف هذا البروتوكول منهجية قابلة للتكرار لتصنيع أغشية مصفوفة مختلطة من المعدن العضوي المستدام وقياس دقيق لموصلية البروتونات في المستوى تحت درجات حرارة ورطوبة متغيرة باستخدام مطيافية المقاومة الكهروكيميائية، والتي يمكن أن تكون مفيدة لخلايا وقود غشاء تبادل البروتونات (PEMFCs).

قياس توصيل البروتون في أغشية المصفوفة المختلطة المعتمدة على MOF بواسطة مطيافية المقاومة الكهروكيميائية

اكتشف طريقة تبلور الغرواني الكهربي لتركيب أغشية إطارات المعادن العضوية متعددة البلورات النامية معًا. تتيح هذه التقنية التحكم في التبلور غير المتجانس على مختلف الركائز لإنتاج أفلام رقيقة جدًا خالية من الثقوب.

تبلور الغرواني الكهربي الأغشية سامسونج إطار المعادن العضوية عالية الأداء

استكشف المزيد من الفيديوهات