Name: توليف الأطر المعدنية العضوية أحادية البلورية (فيديو) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-02-10T13:35:00.000+00:00
Duration: 5 min 26 s
Description: تعلم بروتوكول التوليف ثنائي الخطوات لإطارات معدنية عضوية أحادية البلورية ذات بنية لب-قشرة باستخدام زوج HKUST-1 وMOF-5 غير المتشابهة البنية. هذه الطريقة تتيح تطبيقات في الفصل الغازي والتحفيز.

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

وحظي هذا العمل بدعم من منحة المؤسسة الوطنية للبحوث في كوريا (NRF) التي تمولها وزارة العلوم وبرنامج المقارنات الدولية (No. NRF-2020R1A2C3008908 و 2016R1A5A1009405).

تنبيه: قبل إجراء التجربة ، اقرأ وفهم بدقة أوراق بيانات سلامة المواد (MSDSs) للمواد الكيميائية المستخدمة في هذا البروتوكول. ارتد معدات واقية مناسبة. استخدم غطاء الدخان لجميع إجراءات التوليف.
1. تخليق مكعب HKUST-1
ملاحظة: استند الإجراء التجريبي إلى الطريقة14 المبلغ عنها سابقا. لتوليف القشرة الأساسية ، تم تصنيع 10 أواني في وقت واحد. لذلك ، تم تحضير 10 أواني من المحلول في وقت واحد ثم توزيعها.
<ol><li>أضف 4.72 جم (20.3 مليمول) من Cu (NO3) 2 · 2.5H 2 O إلىدورق Erlenmeyer سعة 100 مل وتذوب في 60 مل من ماء منزوع الأيونات (D.I.) وخليط N ، N-dimethylformamide (DMF) (1: 1 ، v / v) ، مع تدوير القارورة يدويا.</li>
	<li>أضف 1.76 جم (8.38 مليمول) من حمض 1،3،5-بنزين ثلاثي الكربوكسيل (H3BTC) و 22 مل من الإيثانول إلى دورق Erlenmeyer سعة 50 مل ، وحرك المحلول عند 90 درجة مئوية على لوح تسخين ساخن حتى يذوب.</li>
	<li>ضع 6 مل من المحلول 1.1 (المحلول المحضر في الخطوة 1.1) في كل قارورة سعة 20 مل.</li>
	<li>أثناء التحريك والتسخين ، أضف 2.2 مل من المحلول 1.2 (محلول محضر في الخطوة 1.2) إلى قارورة تحتوي على محلول 1.1 ، وأضف على الفور 12 مل من حمض الأسيتيك. ملاحظة: يجب إضافة 12 مل من حمض الأسيتيك مرة واحدة.</li>
	<li>أغلق غطاء القارورة وضعه في فرن حراري ساخن إلى 55 درجة مئوية لمدة 60 ساعة.</li>
	<li>بعد 60 ساعة ، صب بسرعة الخمور الأم وغسل البلورات عن طريق إضافة وإزالة الإيثانول الطازج (حجم كاف لملء القارورة) ثلاث مرات باستخدام قطارة.</li>
	<li>لتخليق القشرة الأساسية ، قم بتخزين البلورات المكعبة من HKUST-1 في قارورة سعة 20 مل مليئة بمذيب N ، N-diethylformamide (DEF).</li>
</ol>2. تخليق ثماني السطوح HKUST-1
<ol><li>اجمع 4.72 جم (20.3 مليمول) من Cu (NO3) 2 · 2.5H 2 O و30 مل من ماء D.I. في دورق Erlenmeyer سعة 100 مل ، وقم بتدوير القارورة لإذابة المادة الصلبة ، وأضف 30 مل من DMF بعد الذوبان.</li>
	<li>أضف 3.60 جم (17.1 مليمول) من H3BTC إلى 45 مل من الإيثانول في دورق Erlenmeyer سعة 100 مل ، وحرك المحلول عند 90 درجة مئوية على لوح تسخين ساخن حتى يذوب.</li>
	<li>ضع 6 مل من المحلول 2.1 (محلول محضر في الخطوة 2.1) في كل قارورة سعة 50 مل.</li>
	<li>أثناء التحريك والتسخين ، أضف 4.5 مل من المحلول 2.2 (محلول محضر في الخطوة 2.2) إلى قارورة تحتوي على محلول 2.1 ، وأضف على الفور 12 مل من حمض الأسيتيك. ملاحظة: يجب إضافة 12 مل من حمض الأسيتيك مرة واحدة دون تقسيم.</li>
	<li>أغلق غطاء القارورة وضعها في فرن حراري ساخن إلى 55 درجة مئوية لمدة 22 ساعة.</li>
	<li>بعد 22 ساعة ، صب بسرعة الخمور الأم وغسل البلورات عن طريق إضافة وإزالة الإيثانول الطازج ثلاث مرات باستخدام قطارة.</li>
	<li>لتخليق القشرة الأساسية ، قم بتخزين بلورات ثماني السطوح من HKUST-1 في قارورة سعة 20 مل مليئة بمذيب DEF.</li>
</ol>3. تخليق HKUST-1@MOF-5 قذيفة الأساسية
ملاحظة: طريقة تخليق القشرة الأساسية هي نفسها لكل من ثماني السطوح و HKUST-1 المكعب.
<ol><li>قم بإذابة 0.760 جم (2.55 مليمول) من الزنك (NO3)2·6H2O و 0.132 جم (0.795 مليمول) من حمض التريفثاليك بشكل منفصل في 10 مل من DEF في قارورة 20 مل ، باستخدام صوتيكاتور.</li>
	<li>امزج الحجم الكلي لكلا المحلولين في وعاء زجاجي سعة 35 مل.</li>
	<li>قم بوزن بلورات HKUST-1 المفلترة بسرعة (5 مجم) ، وضع البلورات في الجرة الزجاجية التي تحتوي على المحلول المختلط. لمنع الكهرباء الساكنة ، استخدم ورق ترشيح للوزن. أغلق الجرة بإحكام بغطاء من السيليكون.</li>
	<li>بعد نشر بلورات HKUST-1 جيدا في قاع الجرة الزجاجية ، ضع البرطمان في فرن حراري وقم بتسخينه عند 85 درجة مئوية لمدة 36 ساعة.</li>
	<li>بعد 36 ساعة ، صب الخمور الأم بسرعة وغسل البلورات الناتجة عن طريق إضافة وإزالة الإيثانول الطازج ثلاث مرات باستخدام قطارة.</li>
</ol>4. تبادل المذيبات من HKUST-1@MOF-5 قذيفة الأساسية
<ol><li>تخلص من مذيب التخزين ، DEF ، من القارورة التي تحتوي على HKUST-1@MOF-5.</li>
	<li>أضف ثنائي كلورو الميثان (DCM) (حجم لملء القارورة) في القارورة ورجها يدويا للتبادل الفعال.</li>
	<li>تغيير مذيب DCM 3-4 مرات كل 4 ساعات.</li>
</ol>

<ol><li>Liu, C., Wang, J., Wan, J., Yu, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MOF-on-MOF+hybrids%3A+Synthesis+and+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Coordination+Chemistry+Reviews%22%5BJournal%5D)">MOF-on-MOF hybrids: Synthesis and applications.</a> Coordination Chemistry Reviews. 432, 213743(2021).</li>
<li>Hong, D. H., Shim, H. S., Ha, J., Moon, H. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MOF-on-MOF+architectures%3A+Applications+in+separation%2C+catalysis%2C+and+sensing%5BTitle%5D)+AND+%22Bulletin+of+the+Korean+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">MOF-on-MOF architectures: Applications in separation, catalysis, and sensing.</a> Bulletin of the Korean Chemical Society. 42 (7), 956-969 (2021).</li>
<li>Ha, J., Moon, H. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+of+MOF-on-MOF+architectures+in+the+context+of+interfacial+lattice+matching%5BTitle%5D)+AND+%22CrystEngComm%22%5BJournal%5D)">Synthesis of MOF-on-MOF architectures in the context of interfacial lattice matching.</a> CrystEngComm. 23 (12), 2337-2354 (2021).</li>
<li>Lee, S., Oh, S., Oh, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Atypical+hybrid+metal-organic+frameworks+%28MOFs%29%3A+A+combinative+process+for+MOF-on-MOF+growth%2C+etching%2C+and+structure+transformation%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+International+Edition%22%5BJournal%5D)">Atypical hybrid metal-organic frameworks (MOFs): A combinative process for MOF-on-MOF growth, etching, and structure transformation.</a> Angewandte Chemie International Edition. 59 (3), 1327-1333 (2020).</li>
<li>Li, T., Sullivan, J. E., Rosi, N. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+and+preparation+of+a+core-shell+metal-organic+framework+for+selective+CO2+capture%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">Design and preparation of a core-shell metal-organic framework for selective CO2 capture.</a> Journal of the American Chemical Society. 135 (27), 9984-9987 (2013).</li>
<li>Cho, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interface-sensitized+chemiresistor%3A+Integrated+conductive+and+porous+metal-organic+frameworks%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Engineering+Journal%22%5BJournal%5D)">Interface-sensitized chemiresistor: Integrated conductive and porous metal-organic frameworks.</a> Chemical Engineering Journal. 449, 137780(2022).</li>
<li>Faustini, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidic+approach+toward+continuous+and+ultrafast+synthesis+of+metal-organic+framework+crystals+and+hetero+structures+in+confined+microdroplets%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">Microfluidic approach toward continuous and ultrafast synthesis of metal-organic framework crystals and hetero structures in confined microdroplets.</a> Journal of the American Chemical Society. 135 (39), 14619-14626 (2013).</li>
<li>Boone, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Designing+optimal+core-shell+MOFs+for+direct+air+capture%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale%22%5BJournal%5D)">Designing optimal core-shell MOFs for direct air capture.</a> Nanoscale. 14 (43), 16085-16096 (2022).</li>
<li>Yang, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((One-step+synthesis+of+hybrid+core-shell+metal-organic+frameworks%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+Edition%22%5BJournal%5D)">One-step synthesis of hybrid core-shell metal-organic frameworks.</a> Angewandte Chemie Edition. 57 (15), 3927-3932 (2018).</li>
<li>Kim, S., Lee, J., Jeoung, S., Moon, H. R., Kim, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface-deactivated+core-shell+metal-organic+framework+by+simple+ligand+exchange+for+enhanced+size+discrimination+in+aerobic+oxidation+of+alcohols%5BTitle%5D)+AND+%22Chemistry%22%5BJournal%5D)">Surface-deactivated core-shell metal-organic framework by simple ligand exchange for enhanced size discrimination in aerobic oxidation of alcohols.</a> Chemistry. 26 (34), 7568-7572 (2020).</li>
<li>Koh, K., Wong-Foy, A. G., Matzger, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MOF%40MOF%3A+microporous+core-shell+architectures%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Communications%22%5BJournal%5D)">MOF@MOF: microporous core-shell architectures.</a> Chemical Communications. (41), 6162-6164 (2009).</li>
<li>Luo, T. -Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multivariate+stratified+metal-organic+frameworks%3A+diversification+using+domain+building+blocks%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">Multivariate stratified metal-organic frameworks: diversification using domain building blocks.</a> Journal of the American Chemical Society. 141 (5), 2161-2168 (2019).</li>
<li>Tang, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermal+conversion+of+core-shell+metal-organic+frameworks%3A+a+new+method+for+selectively+functionalized+nanoporous+hybrid+carbon%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">Thermal conversion of core-shell metal-organic frameworks: a new method for selectively functionalized nanoporous hybrid carbon.</a> Journal of the American Chemical Society. 137 (4), 1572-1580 (2015).</li>
<li>Kwon, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Computer-aided+discovery+of+connected+metal-organic+frameworks%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Computer-aided discovery of connected metal-organic frameworks.</a> Nature Communications. 10 (1), 3620(2019).</li>
<li>Yuan, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stable+metal-organic+frameworks%3A+Design%2C+synthesis%2C+and+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">Stable metal-organic frameworks: Design, synthesis, and applications.</a> Advanced Materials. 30 (37), 1704303(2018).</li>
<li>Feng, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Uncovering+two+principles+of+multivariate+hierarchical+metal-organic+framework+synthesis+via+retrosynthetic+design%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Central+Science%22%5BJournal%5D)">Uncovering two principles of multivariate hierarchical metal-organic framework synthesis via retrosynthetic design.</a> ACS Central Science. 4 (12), 1719-1726 (2018).</li>
<li>Furukawa, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Heterogeneously+hybridized+porous+coordination+polymer+crystals%3A+fabrication+of+heterometallic+core-shell+single+crystals+with+an+in-plane+rotational+epitaxial+relationship%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+International+Edition%22%5BJournal%5D)">Heterogeneously hybridized porous coordination polymer crystals: fabrication of heterometallic core-shell single crystals with an in-plane rotational epitaxial relationship.</a> Angewandte Chemie International Edition. 48 (10), 1766-1770 (2009).</li>
<li>Guo, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+of+core-shell+ZIF-67%40Co-MOF-74+catalyst+with+controllable+shell+thickness+and+enhanced+photocatalytic+activity+for+visible+light-driven+water+oxidation%5BTitle%5D)+AND+%22CrystEngComm%22%5BJournal%5D)">Synthesis of core-shell ZIF-67@Co-MOF-74 catalyst with controllable shell thickness and enhanced photocatalytic activity for visible light-driven water oxidation.</a> CrystEngComm. 20 (47), 7659-7665 (2018).</li>
</ol>

ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.

في هذا البروتوكول ، تم تصنيع بلورات HKUST-1 على شكل مكعب وثماني السطوح ، في إشارة إلى الطريقة14 المبلغ عنها سابقا. لتوليف HKUST-1 ، تمت إضافة محلول H 3 BTC أثناء تسخين وتحريك محلول Cu (NO 3) 2 · 2.5H2O لمنع ترسيب H3 BTC مع انخفاض درجة الحرارة. بعد ذلك ، تمت إضافة حمض الخليك على الفور لمنع التنوي السريع وضمان نمو بلورة واحدة كبيرة. بمجرد إخراج القارورة من الفرن ، تم التخلص بسرعة من الخمور الأم الساخنة لمنع التبلور الإضافي غير المرغوب فيه. تم غس...

MOF-on-MOF هو نوع من المواد الهجينة التي تتكون من إطارين أو أكثر من الإطارات المعدنية العضوية المختلفة (MOFs) 1،2،3. نظرا للتوليفات المختلفة الممكنة للمكونات والهياكل ، توفر MOF-on-MOFs مركبات جديدة متنوعة ذات خصائص رائعة ، والتي لم تتحقق في الأطر الفلزية العضوية الفردية ، مما يوفر إمكانات كبيرة في العديد من التطبيقات4،5،6. من بين الأنواع المختلفة من الأطر الفلزية العضوية على الأطر الفلزية العضوية ، يتمتع هيكل الغلاف الأساسي الذي يحيط فيه أحد الأطر الفلزية العضوية بآخر بميزة تحسين خصائص كل من الأطر الفلزية العضوية من خلال تصميم نظام أكثر تفصيلا5،6،7،8،9،10. على الرغم من الإبلاغ عن العديد من الأمثلة على الأطر الفلزية العضوية ذات القشرة الأساسية ، إلا أن الأطر العضوية ذات القشرة البلورية الواحدة غير شائعة وقد تم تصنيعها بنجاح في الغالب من أزواج متساوية البنية11،12،13. وعلاوة على ذلك، نادرا ما أبلغ عن أطر عضوية عضوية أحادية اللب ذات غلاف بلوري تم إنشاؤها باستخدام أزواج من الفلزية العضوية غير المتماثلة الهيكل، وذلك بسبب صعوبة اختيار زوج يظهر شبكة بلوريةمتطابقة جيدا 3. لتحقيق واجهات سلسة للأطر الفلزية العضوية أحادية البلورة ، تعد الشبكة البلورية المتطابقة جيدا ونقاط الاتصال الكيميائية بين الأطر الفلزية العضوية أمرا بالغ الأهمية. هنا ، يتم تعريف نقطة الاتصال الكيميائي على أنها الموقع المكاني حيث تلتقي العقدة الرابط / المعدنية ل MOF واحد بالعقدة المعدنية / الرابط للإطار المعدني للإطار المعدني الثاني من خلال رابطة تنسيق. في تقاريرنا السابقة14 ، تم استخدام الخوارزمية الحسابية لفحص الأهداف المثلى للتوليف ، وتم تصنيع ستة أزواج MOF مقترحة بنجاح.
توضح هذه الورقة بروتوكولا لتجميع هيكل عضوي أحادي البلورة لزوج HKUST-1 و MOF-5 ، وهي أطر عضوية عضوية مبدعة تتكون من مكونات وطوبولوجيا مختلفة تماما. تم اختيار HKUST-1 كنواة لأنه أكثر استقرارا من MOF-5 في ظل ظروف التفاعل الحراري15,16. علاوة على ذلك ، نظرا لأن نقاط الاتصال الكيميائي بين MOF-5 و HKUST-1 متطابقة جيدا في كل من المستويين (001) و (111) ، تم استخدام بلورات HKUST-1 المكعبة وثماني السطوح التي يتعرض فيها كل مستوى كنواة MOF. يقترح هذا البروتوكول إمكانية توليف أطر عضوية أكثر تنوعا ذات غلاف أساسي مع مطابقة الشبكة.

<table><tbody><tr><td>حمض الخليك</td><td>DAEJUNG</td><td>1002-4400</td><td>توليف HKUST-1 (خطوات البروتوكول 1.4 ، و 2.4) نترات</td></tr> <tr><td>النحاس (II) هيميبنتا هيدرات</td><td>Sigma Aldrich</td><td>223395-100G</td><td>توليف HKUST-1 (خطوات البروتوكول 1.1 ، و 2.1)</td></tr> <tr><td>D2 PHASER</td><td>Bruker AXS</td><td>DOC-B88-EXS017-V3</td><td>مسحوق حيود الأشعة السينية &nbsp ؛</td></tr><tr><td>لوح تسخين التحريك الرقمي</td><td>لوح تسخين Thermo Scientific</td><td>SP131320-33Q</td><td>للتسخين والتقليب (خطوات البروتوكول 1.2 و 2.2)</td></tr> <tr><td>نظام تنقية المياه Direct-Q3UV</td><td>MILLIPORE</td><td>ZRQSVP030</td><td>الماء منزوع الأيونات (خطوات البروتوكول 1.1 و 2.1)</td></tr> <tr><td>الكحول الإيثيلي اللامائي ، 99.9٪</td> <td>DAEJUNG</td><td>4023-4100</td><td>تخليق HKUST-1 (خطوات البروتوكول 1.2 و 2.2)</td></tr> <tr><td>فرن الحمل الحراري القسري ( OF-02P / PW)</td> <td>فرن EDA8136 JEIO TECH</td><td></td><td>لتفاعل التسخين (خطوات البروتوكول 1.5 و 2.5 و 3.4)</td></tr> <tr><td>N ، N-diethylformamide</td><td>TCI</td><td>D0506</td><td>تخليق HKUST-1@MOF-5 (خطوة البروتوكول 3.1)</td></tr> <tr><td>N ، N'-Dimethylformamide</td><td>DAEJUNG</td><td>6057-4400</td><td>تخليق HKUST-1 (خطوات البروتوكول 1.1 ، و 2.1)</td></tr> <tr><td>مجاهر ستيريو</td><td>نيكون</td><td>SMZ745T</td><td>المجهر البصري &nbsp ؛</td></tr><tr><td>حمض التريفثاليك</td><td>Sigma Aldrich</td><td>185361-500G</td><td>تخليق HKUST-1@MOF-5 (خطوة البروتوكول 3.1)</td></tr> <tr><td>حمض Trimesic</td><td>Sigma Aldrich</td><td>482749-100G</td><td>توليف HKUST-1 (خطوات البروتوكول 1.2 و 2.2)</td></tr> <tr><td>منظف بالموجات فوق الصوتية</td><td>BRANSONIC</td><td>CPX-952-338R</td><td>Sonicator مع حمام لإذابة المحلول (خطوة البروتوكول 3.1)</td></tr> نترات <tr><td>الزنك سداسي هيدرات</td><td>سيجما ألدريتش</td><td>228737-100G</td><td>توليف HKUST-1@MOF-5 (خطوة البروتوكول 3.1)</td></tr></tbody></table>

توليف الأطر المعدنية العضوية أحادية البلورية

Synthesis of Single-Crystalline Core-Shell Metal-Organic Frameworks

نظرا لقابليتها للتصميم وآثارها التآزرية غير المسبوقة ، فقد تم فحص الأطر المعدنية العضوية (MOFs) بنشاط مؤخرا. ومع ذلك، فإن تخليق الأطر الفلزية ذات القشرة البلورية الواحدة يمثل تحديا كبيرا، وبالتالي تم الإبلاغ عن عدد محدود من الأمثلة. هنا ، نقترح طريقة لتوليف الأصداف الأساسية HKUST-1@MOF-5 أحادية البلورية ، وهي HKUST-1 في مركز MOF-5. من خلال الخوارزمية الحسابية ، كان من المتوقع أن يحتوي هذا الزوج من الأطر الفلزية العضوية على معلمات شبكية متطابقة ونقاط اتصال كيميائية في الواجهة. لبناء هيكل القشرة الأساسية ، قمنا بإعداد بلورات HKUST-1 ثماني السطوح والمكعبات الشكل كنوع أساسي من MOF ، حيث تم الكشف عن الجوانب (111) و (001) بشكل أساسي ، على التوالي. من خلال التفاعل المتسلسل ، نمت قشرة MOF-5 جيدا على السطح المكشوف ، مما يدل على واجهة اتصال سلسة ، مما أدى إلى التوليف الناجح ل HKUST-1@MOF-5 أحادي البلورية. تم إثبات تكوين طورها النقي من خلال الصور المجهرية الضوئية وأنماط حيود الأشعة السينية المسحوقة (PXRD). تقدم هذه الطريقة إمكانات ورؤى حول تخليق القشرة الأساسية أحادية البلورة مع أنواع مختلفة من الأطر الفلزية العضوية.

وفقا للهيكلين المحسوبين لنظام القشرة الأساسية HKUST-1@MOF-514 ، في كل من المستويين (001) و (111) ، فإن مواقع النحاس من العقد المعدنية ل HKUST-1 ومواقع الأكسجين من كربوكسيلات MOF-5 متطابقة جيدا كنقاط اتصال كيميائية عند السطح البيني بين اثنين من الأطر الفلزية العضوية (الشكل 1). لذلك ، تم تصنيع بلورات مكعبة وثماني السطوح من HKUST-1 ، حيث تتعرض الطائرات (001) و (111) ، على التوالي ، كأطر عضوية عضوية أساسية لتخليق القشرة الأساسية (الشكل 2). كش...

هنا ، نوضح بروتوكولا للتوليف المكون من خطوتين للأغلفة الأساسية أحادية البلورية باستخدام زوج إطار معدني عضوي غير متساوي البنية (MOF) ، HKUST-1 و MOF-5 ، والتي تحتوي على شبكات بلورية متطابقة جيدا.

Because of their designability and unprecedented synergistic effects, core-shell metal-organic frameworks (MOFs) have been actively examined recently. ...

يقترح بروتوكولنا إمكانية تجميع مختلف الأطر الفلزية العضوية ذات الغلاف الشبكي المتطابقة ، ويمكن تمديدها إلى أزواج متعددة. يمكن دمج زوج MOF غير متساوي البنية في MOFs أحادية البلورية ذات الغلاف الأساسي مع واجهة سلسة بواسطة تفاعل حراري محلول. باستخدام الأطر الفلزية العضوية مع مواد مختلفة مؤيدة للبيئة ، يمكن تصميم وتصنيع مواد الغلاف الأساسية لفصل الغاز بكفاءة أو التطبيق الحفاز.للبدء ، أضف 4.72 جراما من نيترات النحاس هيمي خماسي الهيدرات إلى دورق إرلنماير سعة 100 ملليلتر وأذوب في 60 ملليلترا من الماء منزوع الأيونات وخليط DMF. قم بتدوير القارورة يدويا. ضع ستة ملليلتر من هذا المحلول في قنينة سعة 20 ملليلتر.بعد ذلك ، أضف 1.76 جرام من حمض 1 و 3 و 5-benzenetricarboxylic و 22 ملليلتر من الإيثانول إلى دورق Erlenmeyer سعة 50 ملليلتر ، وحرك المحلول عند 90 درجة مئوية على طبق ساخن ساخن حتى يذوب. أضف 2.2 ملليلتر من هذا المحلول إلى القارورة التي تحتوي على المحلول الذي تم إعداده مسبقا وأضف على الفور 12 ملليلتر من حمض الأسيتيك. أغلق غطاء القارورة وضعه في فرن حراري ساخن إلى 55 درجة مئوية لمدة 60 ساعة.صب الخمور الأم. اغسل البلورات بإضافة الإيثانول الطازج أولا إلى القارورة باستخدام قطارة ، ثم إزالتها. اغسل البلورات مرتين أخريين.لتخليق القشرة الأساسية ، قم بتخزين البلورات المكعبة من HKUST-1 في قنينة سعة 20 ملليلتر مليئة بالمذيب N أو N-Diethylformamide أو DEF. أضف 0.760 جرام من سداسي هيدرات نترات الزنك و 10 ملليلتر من DEF في قارورة سعة 20 ملليلتر وقم بحلها باستخدام صوتيكاتور. وبالمثل ، قم بإذابة 0.132 جرام من حمض التريفثاليك في 10 ملليلتر من DEF في قنينة سعة 20 ملليلتر.امزج الحجم الكلي لكلا الحلين في وعاء زجاجي سعة 35 ملليلتر. قم بوزن بلورات HKUST-1 المفلترة بسرعة وضعها في وعاء زجاجي يحتوي على المحلول المختلط. أغلق الجرة بإحكام بغطاء من السيليكون.بعد نشر بلورات HKUST-1 جيدا في قاع الجرة الزجاجية ، ضع البرطمان في فرن حراري وقم بتسخينه عند 85 درجة مئوية لمدة 36 ساعة. صب الخمور الأم وغسل البلورات الناتجة عن طريق إضافة DEF طازجة أولا إلى الجرة ، ثم إزالة DEF. اغسل البلورات مرتين أخريين.بالنسبة لتبادل المذيبات ، تخلص من مذيب التخزين و DEF من القارورة التي تحتوي على HKUST-1@MOF-5 ، وأضف ثنائي كلورو الميثان إلى القارورة. رجه يدويا للتبادل الفعال وقم بتغيير مذيب ثنائي كلورو الميثان ثلاث إلى أربع مرات كل أربع ساعات. يتم عرض نماذج البنية الحسابية لنظام HKUST-1@MOF-5 عند المستوى 001 و 111 هنا.يتم عرض صور المجهر الضوئي ل HKUST-1 على شكل مكعب ، HKUST-1 على شكل ثماني السطوح ، والغلاف الأساسي HKUST-1@MOF-5 المكعب والثماني السطوح في هذا الشكل. تقع بلورة HKUST-1 في وسط بلورة MOF-5 عديمة اللون ، مع واجهة سلسة لتوفير هيكل غلاف أساسي. يتم عرض صور HKUST-1@MOF-5 في ثنائي إيثيل فورماميد وثنائي كلورو الميثان والصور البصرية المقابلة لقشرة النوى MOF باستخدام HKUST-1 مكعب وثماني السطوح هنا.تمثل الصور أنماط PXRD ل HKUST-1 و HKUST-1@MOF-5 مع HKUST-1 مكعب وثماني السطوح ، وأنماط محاكاة HKUST-1 و MOF-5. أثبتت قياسات PXRD هذه نقاء طور بلورة الغلاف الأساسي. وضع الجرة الزجاجية في الفرن الحراري حيث يكون التعبير عن MOF الأساسي مهما لتجميع MOF ذو القشرة الأساسية المفردة.يمكن تصنيع PCN-68@MOF-5 و UiO-66@MIL-88B وغيرها باتباع هذا الإجراء ، مما يعني أنه قابل للتوسيع إلى أزواج القشرة الأساسية الأخرى. يمكن أن توفر هذه التقنية مسارا منهجيا لتصميم وتوليف الأطر العضوية ذات الغلاف الأساسي لتحسين الأداء في تطبيق معين.

synthesis-of-single-crystalline-core-shell-metal-organic-frameworks

Research

JoVE Journal

Chemistry

الكيمياء

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

تم تحويل حمض الفيروليك عبر الفانيلين عن طريق التحفيز غير المتجانس. تم استخدام HKUST-1 في هذا التوليف وكانت الخطوة الأساسية في العملية التحفيزية هي توليد مواقع معدنية غير مشبعة. وهكذا ، عندما تم تنشيط المحفز تحت الفراغ ، تم الحصول على تحويل كامل للفانيلين (عائد 95٪).

HKUST-1 بمثابة محفز غير المتجانسة للتوليف ونيلين

نقدم طريقة مستندة ميكروفلويديك الرواية لتوليف الأطر العضوية التساهمية (كوفس). نوضح كيف يمكن استخدام هذا النهج لإنتاج ألياف كوف المستمر، وأيضا هياكل 2D أو 3D كوف على الأسطح.

ميكروفلويديك التوليف القائم على الأطر العضوية التساهمية (كوفس): أداة للإنتاج المستمر للألياف كوف والطباعة المباشرة على سطح

هنا، نقدم توليفة وعاء واحد، وخالية من المعدن الانتقال من ثيولس وثيويستيرس من هاليدات العطرية وثيوميثوكسيدي الصوديوم، متبوعاً بإعداد بلورات مفردة من شبكة معدنية-ديثيوليني باستخدام الأنواع ثيول إنشاؤها في الموقع من ثيويستير أكثر استقرارا وتتبعها.

توليف لكتلة الإنشاء ثيول لبلورة إطار جيرويدال معدن الكبريت انتشارية

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

تبلور الغرواني الكهربي الأغشية سامسونج إطار المعادن العضوية عالية الأداء

هنا ، نصف بروتوكولا لتخليق الأطر المعدنية العضوية منخفضة التكافؤ (LVMOFs) من المعادن منخفضة التكافؤ وروابط الفوسفين متعددة الموضوعات في ظل ظروف خالية من الهواء. المواد الناتجة لها تطبيقات محتملة كمحفز غير متجانس يحاكي المحفزات المتجانسة ذات الأساس المعدني المنخفض التكافؤ.

مناهج تجريبية لتخليق الأطر المعدنية العضوية منخفضة التكافؤ من روابط الفوسفين متعددة الموضوعات

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.

الاكتشاف والتخليق الأمثل لمركبات الإطار المعدني العضوي القائمة على الفوسفونات المتماثلة الفوسفات باستخدام طرق عالية الإنتاجية

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.

تخليق الأطر المعدنية العضوية القائمة على التريازول والتترازول من خلال تبادل الليجند بعد الاصطناعية

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

تعلم بروتوكول التوليف ثنائي الخطوات لإطارات معدنية عضوية أحادية البلورية ذات بنية لب-قشرة باستخدام زوج HKUST-1 وMOF-5 غير المتشابهة البنية. هذه الطريقة تتيح تطبيقات في الفصل الغازي والتحفيز.

توليف الأطر المعدنية العضوية أحادية البلورية

استكشف المزيد من الفيديوهات