Name: 单晶核壳金属有机骨架的合成 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-02-10T13:35:00.000+00:00
Duration: 5 min 26 s
Description: 学习使用溶剂热反应合成单晶核壳金属有机骨架材料，实现HKUST-1与MOF-5的非同构配对。该方法可扩展至多种MOF组合，适用于气体分离和催化应用。

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本研究由韩国国家研究基金会（NRF）资助，资助项目由科技部和ICP提供支持（项目编号：NRF-2020R1A2C3008908 和 2016R1A5A1009405）。

警告：在进行实验之前，务必仔细阅读并充分理解本方案中所用化学品的材料安全数据表（MSDS）。佩戴适当的防护装备。所有合成操作均须在通风橱中进行。
1. 立方相HKUST-1的合成
注意：实验步骤基于先前报道的方法14。对于核壳结构的合成，每次同时合成10个样品，因此需一次性配制10份溶液，随后进行分装。
<ol>
	<li>将 4.72 g（20.3 mmol）Cu(NO3)2·2.5H2O 加入 100 mL 锥形瓶中，溶于 60 mL 去离子水（D.I. water）与 N,N-二甲基甲酰胺（DMF）的混合液（体积比 1:1），手动轻轻摇动锥形瓶。</li>
	<li>将 1.76 g（8.38 mmol）1,3,5-苯三甲酸（H3BTC）和 22 mL 乙醇加入 50 mL 锥形瓶中，在加热板上 90 °C 条件下搅拌至完全溶解。</li>
	<li>将 6 mL 溶液 1.1（步骤 1.1 中制备的溶液）分装至每个 20 mL 小瓶中。</li>
	<li>在持续搅拌和加热条件下，向装有溶液 1.1 的小瓶中加入 2.2 mL 溶液 1.2（步骤 1.2 中制备的溶液），然后立即加入 12 mL 乙酸。 
	注意：12 mL 乙酸应一次性加入。</li>
	<li>盖紧小瓶盖子，将其放入已预热至 55 °C 的鼓风烘箱中，反应 60 小时。</li>
	<li>60 小时后，迅速倾去母液，并用滴管向小瓶中反复加入和移除新鲜乙醇（体积足以填满小瓶）清洗晶体三次。</li>
	<li>如需进行核壳结构合成，将 HKUST-1 立方晶体储存在装满 N,N-二乙基甲酰胺（DEF）溶剂的 20 mL 小瓶中。</li>
</ol>
2. 八面体HKUST-1的合成
<ol>
	<li>在100 mL锥形瓶中加入4.72 g（20.3 mmol）Cu(NO3)2·2.5H2O和30 mL去离子水，摇动锥形瓶使固体溶解，溶解后加入30 mL DMF。</li>
	<li>在100 mL锥形瓶中加入3.60 g（17.1 mmol）H3BTC和45 mL乙醇，在加热板上于90 °C搅拌至完全溶解。</li>
	<li>将6 mL步骤2.1中制备的溶液（步骤2.1制备的溶液）分别加入每个50 mL样品瓶中。</li>
	<li>在搅拌并加热的条件下，向含有步骤2.1溶液的样品瓶中加入4.5 mL步骤2.2中制备的溶液（步骤2.2制备的溶液），并立即加入12 mL乙酸。 
	注意：12 mL乙酸应一次性加入，不可分次添加。</li>
	<li>盖紧样品瓶盖，放入设定为55 °C的鼓风烘箱中反应22 h。</li>
	<li>反应22 h后，迅速倾去母液，并用滴管加入新鲜乙醇洗涤晶体，重复三次。</li>
	<li>对于核壳结构的合成，将HKUST-1八面体晶体储存在装满DEF溶剂的20 mL样品瓶中。</li>
</ol>
3. HKUST-1@MOF-5 核壳结构的合成
注意：八面体和立方体 HKUST-1 的核壳合成方法相同。
<ol>
	<li>使用超声波仪，将0.760 g（2.55 mmol）的Zn(NO3)2·6H2O和0.132 g（0.795 mmol）的对苯二甲酸&#160;分别溶解于20 mL小瓶中的10 mL DEF中。</li>
	<li>将上述两种溶液全部转移至一个35 mL玻璃瓶中混合。</li>
	<li>迅速称取过滤后的HKUST-1晶体（5 mg），并将晶体放入盛有混合溶液的玻璃瓶中。为防止静电，称量时使用滤纸。用硅胶盖将瓶口密封严密。</li>
	<li>待HKUST-1晶体在玻璃瓶底部充分分散后，将瓶子置于鼓风烘箱中，在85 °C下加热反应36小时。</li>
	<li>36小时后，迅速倾去母液，并用滴管加入新鲜乙醇洗涤三次，每次加入后去除乙醇，以获得最终晶体产物。</li>
</ol>
4. HKUST-1@MOF-5 核壳结构的溶剂交换
<ol>
	<li>弃去含有 HKUST-1@MOF-5 的小瓶中的保存溶剂 DEF。</li>
	<li>向小瓶中加入二氯甲烷（DCM）（加至充满小瓶），并手动振荡以实现有效置换。</li>
	<li>每 4 小时更换 DCM 溶剂 3–4 次。</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>

作者无任何利益冲突需要披露。

在本实验方案中，参照先前报道的方法14，合成了立方形和八面体形的HKUST-1晶体。在合成HKUST-1时，将H3BTC溶液加入到加热并搅拌的Cu(NO3)2·2.5H2O溶液中，以防止温度降低时H3BTC析出沉淀。随后立即加入乙酸，以抑制快速成核，确保大单晶的生长。一旦将小瓶从烘箱中取出，立即快速倒掉热的母液，以防止不必要的额外结晶。所得晶体用乙醇洗涤三次，并储存在新鲜的DEF中，用于核壳结构的合成。
在核-壳结构合成过程中，使用塑料滴管将HKUST-1晶体滴加到滤纸上，以快速去除晶体表面的溶剂，便于称重。在将晶体放入烘箱前，应将其均匀铺展在玻璃瓶底部，以提供足够的表面积，有利于有效形成外壳，并获得单独生长的核-壳晶体。为实现良好分散，可轻轻旋转玻璃瓶，使晶体聚集在反应容器中心，再轻敲瓶壁，使晶体向上铺展。反应完成后，迅速弃去母液，并用塑料滴管小心取出合成的核-壳晶体，储存于新鲜的DEF中。
<p class="jo...

MOF-on-MOF 是一类由两种或多种不同金属有机框架（MOFs）组成的杂化材料1,2,3。由于其组分与结构存在多种可能的组合方式，MOF-on-MOF 能够形成具有显著特性的多样化新型复合材料，这些特性在单一 MOF 中难以实现，因而展现出广泛的应用潜力4,5,6。在各类 MOF-on-MOF 中，核壳结构——即一种 MOF 包裹另一种 MOF 的结构——通过设计更精细的系统，能够优化两种 MOF 的特性，具有显著优势5,6,7,8,9,10。尽管已有大量核壳 MOF 的实例被报道，单晶核壳 MOF 仍较为罕见，且成功合成的案例大多来源于同构型 MOF 配对11,12,13。此外，使用非同构型 MOF 配对构建的单晶核壳 MOF 极少被报道，原因在于难以选择出晶格匹配良好的 MOF 配对3。为了实现单晶核壳 MOF 的无缝界面，两种 MOF 之间具备良好匹配的晶格以及化学连接点至关重要。此处，化学连接点定义为一种 MOF 的配体/金属节点通过配位键与第二种 MOF 的金属节点/配体相连接的空间位置。在我们先前的研究报告中14，采用计算算法筛选出适合合成的最优目标，并成功合成了六种建议的 MOF 配对。
本文展示了一种合成单晶HKUST-1与MOF-5配对的核壳结构金属有机框架（MOF）的实验方案，这两种MOF由完全不同的组分和拓扑结构构成，是具有代表性的MOF材料。选择HKUST-1作为核层，是因为其在溶剂热反应条件下比MOF-5更稳定15,16。此外，由于MOF-5与HKUST-1在(001)和(111)晶面上的化学连接点高度匹配，因此采用暴露了这些晶面的立方体形和八面体形HKUST-1晶体作为核MOF。本方案表明，通过晶格匹配策略有望合成更多种类的核壳结构MOF。

<table><tbody><tr><td>乙酸</td><td>DAEJUNG</td><td>1002-4400</td><td>HKUST-1 的合成（实验步骤 1.4 和 2.4）</td></tr><tr><td>硝酸铜(II)半五水合物</td><td>Sigma Aldrich</td><td>223395-100G</td><td>HKUST-1 的合成（实验步骤 1.1 和 2.1）</td></tr><tr><td>D2 PHASER</td><td>Bruker AXS</td><td>DOC-B88-EXS017-V3</td><td>粉末X射线衍射&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>数字搅拌加热板</td><td>Thermo Scientific</td><td>SP131320-33Q</td><td>用于加热和搅拌的加热板（实验步骤 1.2 和 2.2）</td></tr><tr><td>Direct-Q3UV 水纯化系统</td><td>MILLIPORE</td><td>ZRQSVP030</td><td>去离子水（实验步骤 1.1 和 2.1）</td></tr><tr><td>无水乙醇，99.9%</td><td>DAEJUNG</td><td>4023-4100</td><td>HKUST-1 的合成（实验步骤 1.2 和 2.2）</td></tr><tr><td>强制对流烘箱 (OF-02P/PW)</td><td>JEIO TECH</td><td>EDA8136</td><td>用于加热反应的烘箱（实验步骤 1.5、2.5 和 3.4）</td></tr><tr><td>N,N-二乙基甲酰胺</td><td>TCI</td><td>D0506</td><td>HKUST-1@MOF-5 的合成（实验步骤 3.1）</td></tr><tr><td>N,N'-二甲基甲酰胺</td><td>DAEJUNG</td><td>6057-4400</td><td>HKUST-1 的合成（实验步骤 1.1 和 2.1）</td></tr><tr><td>体视显微镜</td><td>Nikon</td><td>SMZ745T</td><td>光学显微镜&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>对苯二甲酸</td><td>Sigma Aldrich</td><td>185361-500G</td><td>HKUST-1@MOF-5 的合成（实验步骤 3.1）</td></tr><tr><td>均苯三甲酸</td><td>Sigma Aldrich</td><td>482749-100G</td><td>HKUST-1 的合成（实验步骤 1.2 和 2.2）</td></tr><tr><td>超声波清洗机</td><td>BRANSONIC</td><td>CPX-952-338R</td><td>带水浴的超声波溶解装置（实验步骤 3.1）</td></tr><tr><td>六水合硝酸锌</td><td>Sigma Aldrich</td><td>228737-100G</td><td>HKUST-1@MOF-5 的合成（实验步骤 3.1）</td></tr></tbody></table>

单晶核壳金属有机框架的合成

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

由于其可设计性及前所未有的协同效应，核壳结构金属有机框架材料（MOFs）近年来受到广泛关注。然而，单晶核壳MOFs的合成极具挑战性，因此相关报道十分有限。本文提出一种合成单晶HKUST-1@MOF-5核壳结构的方法，其中HKUST-1位于MOF-5的中心。通过计算算法预测，该MOF组合在界面处具有匹配的晶格参数和化学连接位点。为构建核壳结构，我们制备了八面体和立方体形状的HKUST-1晶体作为核层MOF，分别主要暴露（111）面和（001）面。 通过 逐步反应后，MOF-5壳层在暴露的表面上良好生长，呈现出无缝连接的界面，从而成功合成了单晶HKUST-1@MOF-5。其纯相结构通过光学显微镜图像和粉末X射线衍射（PXRD）图谱得以证实。该方法展示了单晶MOF核壳结构在不同类型金属有机框架材料中合成的潜力与深入见解。

根据计算得到的HKUST-1@MOF-5核壳体系的两种结构14，在(001)和(111)晶面上，HKUST-1金属节点中的Cu位点与MOF-5羧酸盐中的氧位点在两种金属有机框架（MOF）界面处作为化学连接点均具有良好的匹配性（图1）。因此，分别暴露(001)和(111)晶面的立方体和八面体HKUST-1晶体被合成为核壳结构中的核MOF（图2）。光学显微镜图像显示，所合成的HKUST-1晶体尺寸分别约为300 µm和150 µm，呈立方体和八面体形貌。
HKUST-1@MOF-5 的合成在玻璃瓶中进行，分散良好的 HKUST-1 核与 MOF-5 前驱体反应，成功实现了核壳结构的合成（图3）。图4 和 图5 展示了单晶 HKUST-1@MOF...

本文演示了一种利用非同结构金属有机框架（MOF）对 HKUST-1 和 MOF-5 通过两步法合成单晶核壳结构的方案，这两种材料具有高度匹配的晶体晶格。

由于其可设计性及前所未有的协同效应，核-壳金属有机框架材料（MOFs）近年来受到广泛关注。

本方案提出了合成多种晶格匹配的核壳型金属有机框架材料（MOFs）的可能性，并可拓展至多组材料组合。通过溶热反应，可将非同结构的MOF组合整合为具有无缝界面的单晶核壳型MOFs。利用具有不同环境功能特性的MOFs，可设计并合成适用于高效气体分离或催化应用的核壳材料。首先，将4.72克硝酸铜半五水合物加入一个100毫升的锥形瓶中，并溶于60毫升去离子水与DMF的混合液中。手动轻轻旋摇锥形瓶。取6毫升该溶液置于一个20毫升的小瓶中。接下来，将1.76克1,3,5-苯三甲酸和22毫升乙醇加入50毫升锥形瓶中，在加热板上于90摄氏度下搅拌溶液直至完全溶解。取2.2毫升该溶液加入之前制备的溶液所在的样品瓶中，立即再加入12毫升乙酸。盖紧瓶盖，将样品瓶置于55摄氏度的对流烘箱中反应60小时。倾倒出母液。用滴管向小瓶中加入新鲜的乙醇，然后移除，以此洗涤晶体。再重复此洗涤步骤两次。对于核壳结构的合成，将HKUST-1的立方晶体储存于装有20毫升N,N-二乙基甲酰胺（DEF）溶剂的样品瓶中。取0.760克六水合硝酸锌和10毫升DEF加入20毫升样品瓶中，使用超声仪将其溶解。同样地，将0.132克对苯二甲酸溶于20毫升样品瓶中的10毫升DEF中。将两种溶液的总体积在35毫升的玻璃瓶中混合。迅速称量过滤后的HKUST-1晶体，并将其放入盛有混合溶液的玻璃瓶中。用硅胶盖将瓶口紧密密封。将HKUST-1晶体均匀铺展在玻璃罐底部后，将罐子放入对流烘箱中，在85摄氏度下加热36小时。倾去母液，通过向罐中加入新鲜DEF，然后移除DEF，对所得晶体进行第一次洗涤。再重复此洗涤步骤两次。进行溶剂交换时，弃去装有 HKUST-1@MOF-5 的小瓶中的保存溶剂和 DEF，加入二氯甲烷。手动振荡以实现有效交换，并每隔四小时更换二氯甲烷溶剂三到四次。HKUST-1@MOF-5 体系在 001 和 111 晶面的计算结构模型如图所示。本图展示了立方体形HKUST-1、八面体形HKUST-1以及立方体与八面体形HKUST-1@MOF-5核壳结构的光学显微镜图像。HKUST-1晶体位于无色MOF-5晶体的中心，二者界面无缝连接，形成核壳结构。图中还显示了HKUST-1@MOF-5在二乙基甲酰胺和二氯甲烷中的照片，以及分别采用立方体和八面体形HKUST-1作为核的核壳MOF对应的光学图像。图中展示了 HKUST-1、具有立方形和八面体形 HKUST-1 的 HKUST-1@MOF-5，以及 HKUST-1 和 MOF-5 的模拟衍射图谱。这些粉末 X 射线衍射（PXRD）测量结果证实了核壳晶体的相纯度，将玻璃罐置于对流烘箱中，其中核 MOF 的表达对于合成单一生长的核壳 MOF 至关重要。通过遵循此步骤，可合成PCN-68@MOF-5、UiO-66@MIL-88B及其他类似材料，表明该方法可拓展至其他核-壳结构组合。该技术可为设计和合成核-壳MOF提供系统性路径，以提升其在特定应用中的性能。

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科研

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化学

单晶核壳金属有机骨架的合成

故意设计的金属有机框架材料的合成、活化与表征具有挑战性，特别是当构筑单元不相容或热力学上不利于目标物相而有利于非期望多晶型时。本文描述了溶剂辅助配体交换、毛细管粉末X射线衍射及活化方法的应用 通过 超临界CO₂2...

功能化金属有机框架的合成与表征

介绍了一种制备多孔杂化分离介质的方法，该介质由大孔聚合物整体柱构成，其内部涂覆有高比表面积的微孔配位聚合物。...

在大孔聚合物整体柱上制备高孔隙配位聚合物涂层以增强磷酸化肽的富集

通过非均相催化实现了反式-阿魏酸向香兰素的转化。本合成中采用了HKUST-1，催化过程的关键步骤是不饱和金属位点的生成。因此，当催化剂在真空条件下活化时，香兰素的转化率达到完全（产率为95%）。...

HKUST-1作为非均相催化剂用于香兰素的合成

我们介绍一种基于微流控技术的共价有机框架（COFs）合成新方法。我们展示了如何利用该方法制备连续的COF纤维，以及在表面上形成二维或三维COF结构。...

基于微流控技术的共价有机框架材料（COFs）合成：一种用于连续制备COF纤维及在表面直接打印的工具

在此，我们介绍一种一锅法、无过渡金属参与的合成方法，由芳香卤化物与甲硫化钠反应制备硫醇和硫酯，随后利用生成的硫醇物种制备金属二硫烯网络的单晶 原位 从更稳定且易于处理的硫酯。...

合成用于结晶半导体陀螺形金属-硫框架的巯基构筑单元

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电泳结晶法制备超薄高性能金属有机框架膜

本文描述了一种在无空气条件下，由低价金属与多齿膦配体合成低价金属有机框架材料（LVMOFs）的实验方案。所得材料可作为基于低价金属的均相催化剂的非均相催化仿生材料，具有潜在应用价值。...

利用多齿膦配体合成低价金属有机框架的实验方法

目标合成新的金属有机框架（MOFs）具有挑战性，其发现依赖于化学家的知识与创造力。高通量方法能够快速高效地探索复杂的合成参数空间，从而加速结晶化合物的发现，并促进合成与结构规律的识别。...

利用高通量方法发现并优化基于异网状Al(III)膦酸盐的金属-有机框架化合物的合成

合成后配体交换（PSE）是一种将功能基团引入金属-有机框架（MOFs）的多功能且强大的工具。将MOFs暴露于含有三唑和四唑功能化配体的溶液中，可通过PSE过程将这些杂环基团引入Zr-MOFs中。...

通过合成后配体交换法合成三唑和四唑功能化锆基金属有机框架材料

本方案介绍了利用聚合物接枝的金属有机框架（MOF）晶体合成与表征自组装MOF单层膜的方法。该方法表明，聚合物接枝的MOF颗粒可在气-水界面自组装，形成结构完整、可自由支撑的单层结构，扫描电子显微镜成像结果证实了这一点。...

利用聚合物包覆颗粒合成与表征自组装金属-有机框架单层

学习使用溶剂热反应合成单晶核壳金属有机骨架材料，实现HKUST-1与MOF-5的非同构配对。该方法可扩展至多种MOF组合，适用于气体分离和催化应用。

单晶核壳金属有机框架的合成

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