Ein technischer Leitfaden für die Durchführung spektroskopischer Messungen an metallorganischen Gerüstverbindungen

Zusammenfassung

Hier verwenden wir einen Polymerstabilisator, um metallorganische Gerüstsuspensionen (MOF) herzustellen, die eine deutlich verringerte Streuung in ihren Grundzustands- und transienten Absorptionsspektren aufweisen. Mit diesen MOF-Suspensionen bietet das Protokoll verschiedene Richtlinien zur spektroskopischen Charakterisierung der MOFs, um interpretierbare Daten zu erhalten.

Zusammenfassung

Metallorganische Gerüstverbindungen (MOFs) bieten aufgrund ihrer hohen strukturellen Einstellbarkeit eine einzigartige Plattform, um lichtgetriebene Prozesse in Festkörpermaterialien zu verstehen. Die Weiterentwicklung der MOF-basierten Photochemie wurde jedoch durch die Schwierigkeit der spektralen Charakterisierung dieser Materialien behindert. Da MOFs in der Regel größer als 100 nm sind, sind sie anfällig für übermäßige Lichtstreuung, wodurch Daten aus wertvollen Analysewerkzeugen wie transienter Absorptions- und Emissionsspektroskopie nahezu uninterpretierbar sind. Um aussagekräftige Einblicke in MOF-basierte photochemische und physikalische Prozesse zu erhalten, muss die ordnungsgemäße Vorbereitung von MOFs für spektroskopische Messungen sowie die Versuchsaufbauten, die qualitativ hochwertigere Daten liefern, besonders berücksichtigt werden. Unter Berücksichtigung dieser Überlegungen bietet der vorliegende Leitfaden einen allgemeinen Ansatz und eine Reihe von Richtlinien für die spektroskopische Untersuchung von MOFs. Der Leitfaden befasst sich mit den folgenden Schlüsselthemen: (1) Probenvorbereitungsmethoden, (2) spektroskopische Techniken/Messungen mit MOFs, (3) Versuchsaufbauten, (3) Kontrollexperimente und (4) Charakterisierung der Stabilität nach dem Lauf. Mit geeigneter Probenvorbereitung und experimentellen Ansätzen sind bahnbrechende Fortschritte in Richtung eines grundlegenden Verständnisses der Licht-MOF-Wechselwirkungen deutlich besser erreichbar.

Einleitung

Metallorganische Gerüstverbindungen (MOFs) bestehen aus Metalloxidknoten, die durch organische Moleküle miteinander verbunden sind und hierarchische poröse Strukturen bilden, wenn ihre Bestandteile unter solvothermalen Bedingungen miteinander reagieren¹. Dauerhaft poröse MOFs wurden erstmals in den frühen 2000er Jahren gemeldet, und seitdem hat sich das aufkeimende Feld auf ein breites Anwendungsspektrum ausgeweitet, da ihre Strukturkomponenten einzigartig einstellbar sind 2,3,4,5,6,7.

Protokoll

1. Herstellung von MOF-Suspensionen mit einem Polymerstabilisator

1. 50 mg Bis-Amino-terminiertes Polyethylenglykol (PNH₂, M_n ~1.500) werden abgewogen (siehe Materialtabelle) und in eine Durchstechflasche mit einem Dram (Materialtabelle) überführt. Wiegen Sie 1-5 mg PCN-222(fb) ab (siehe synthetisches Protokoll¹¹) und geben Sie es in dieselbe Durchstechflasche mit PNH₂.
   HINWEIS: Um die bestmöglichen MOF-Suspensionen zu erhalten, müssen die synthetischen Bedingungen, die zur Herstellung der MOF-Partikelgrößen erforderlich sind, bei oder unter 1 μm liege....

Ergebnisse

Die elektronischen Absorptionsspektren von PCN-222(fb) mit und ohne PNH₂ und Filterung sind in Abbildung 4 dargestellt. Das MOF ohne PNH₂ wurde nur mit der Spitze beschallt und verdünnt. Beim Vergleich der beiden Spektren ist der größte Unterschied die Minimierung der Basislinienstreuung, die sich in einer breiten Aufwärtsabsorption mit abnehmenden Wellenlängen zeigt und auch die elektronischen Übergänge deutlich verbreitert. Zum weiteren Vergleich ist der PCN-222(fb)-L.......

Diskussion

Während die oben genannten Ergebnisse und das Protokoll allgemeine Richtlinien für die Minimierung der Streuung von MOFs bei der spektroskopischen Charakterisierung beschreiben, gibt es eine große Variabilität in der MOF-Partikelgröße und -struktur, die sich auf die spektroskopischen Ergebnisse auswirkt und daher die Interpretationsmethoden verwischt. Um die Interpretation zu klären und die Belastung zu verringern, die mit der Analyse von MOF-spektroskopischen Daten einhergeht, ist es wichtig, ein Verfahren zu finden, um.......

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien

Name	Unternehmen	Katalognummer	Kommentare
1 cm Küvetten-Probenhalterung (SM1)	Edinburgh Instruments	n/a	Kontakt Unternehmen
1 mL Einmalspritzen	EXELINT	26044
10 mL Einmalspritzen	EXELINT	26252
1-Dram-Fläschchen	FisherSci	CG490001
20 nm Spritzenvorsatzfilter	VWR	28138-005	Die Filter werden von Whatman/Cytiva hergestellt und haben eine Katalognummer von 6809-1002
200 nm Spritzenvorsatzfilter	Cytiva, Whatman	6784-1302
Absorptionsspektrophotometer	Agilent	Cary 5000 Spektralphotometer	Kontakt Firma
Acetronitril (ACN)	FisherSci	AA36423
Ar-Gastank	Linde/PraxAir	P-4563
bis aminoterminiertes Polyethylenglykol (PNH2)	Sigma-Aldrich	452572	MOF Schwebemittel
Klemmprobenhalterung für nsTA (SM2)	Ultrafast Systems	n/a	Kontakt Unternehmen
Konkave Linse für Teleskop (CCL1)	Thorlabs	LD1613-A-ML
Konvexe Linse für Teleskop (CVL1)	Thorlabs	LA1708-A-ML
Custom 1 cm optische Fassung mit 24/40 Außengelenk	QuarkGlass	QSE-1Q10-2440 (Spectrosil Cat #1-Q-10	Wir haben uns für die 1 cm Zelle eine gemeinsame
2mm optische Zelle mit 14/20 Außenfuge	QuarkGlass	QSE-1Q2-1420 (Spectrosil Cat # 1- Q-2)	Wir haben die 2-mm-Zelle mit einem gemeinsamen
Dimethylformamid (DMF)	FisherSci	D119
Farbstofflaser (Nd:YAG gepumpt) für eine Leistung von 415 nm	Sirah	CobraStretch
Dye Laserfarbstoff, Exalite 417	Luxottica	4170
Femtosekundenlaser	Coherent	Astrella
Fluorimeter ausgestattet;	Photon Technology Inc. (Horiba)	QuantaMaster QM-200-4E
Fluorimeter Bogenlampe, 75 W	Newport	6251NS
Fluorimeter PMT	Hamamatsu	1527
Fluorimeter Software	PTI/Horiba	FelixGX
Fluorimeter TCSPC Modul	Becker & Hickl GmbH	PMH-100
Objektivhalterungen für Teleskop	Thorlabs	LMR1
Lange Spülnadeln	STERiJECT	PRE-22100
Magnetrührer	Ultrafast Systems	n/a	Kontakt Firma
Spiegel 1 (MM1) 350-700 nm	Newport	10Q20BB.1
MM1 Montierung	Thorlabs	KM100
MM1 Pfosten	Thorlabs	TR2
MM1 Pfostenhalter	Thorlabs	PH1,5
MM2 Halterung	Thorlabs	MFM05
MM2,3 Spiegel	Thorlabs	BB03-E02
MM2,3 Pfosten	Thorlabs	MS3R
MM2,3 Pfosten Füße	Thorlabs	MBA1
MM2,3 Pfostenhalter	Thorlabs	MPH50
MM3 Montierung	Thorlabs	MK05
Montagepfosten für Teleskopoptiken	Thorlabs	TR4
Nanosecond TA Nd:YAG Laser	Spectra-Physics	QuantaRay INDI Nd:YAG
Nanosecond TA Spektrometer	Edinburgh Instruments	LP980
nsTA ICCD Kamera	Oxford Instruments	Andor iStar ICCD-Kamera	Kontaktieren Sie die Firma
nsTA PMT	Hamamatsu	R928
Optischer parametrischer Verstärker	Ultrafast Systems	Apollo
Parafilm	FisherSci	S37440
Lochblende	Thorlabs	PHW16
Lochblende Radstütze	Thorlabs	CF125C
Lochblende Radpfostenhalter	Thorlabs	PH1.5
Lochblende Montage Thorlabs		NDC-PM
Pfostensockel für Teleskopoptiken	Thorlabs	CF125C
Pfostenhalter für Teleskopoptiken	Thorlabs	PH4
Power Detektor für ns TA	Thorlabs	S310C
Prismenbaugruppe (P2,3)	Edinburgh Instruments	n/a	Kontakt Firma
Prismenhalterung (P1)	OWIS	K50-FGS
Prismenpfosten (P1)	Thorlabs	TR4
Prismenpfostensockel (P1)	Thorlabs	CF125C
Prismenpfostenhalter (P1)	Thorlabs	PH4
Quarzprismen (P1-P3)	Newport	10SR20
Gummi äußere Gelenksepten (14/20)	VWR	89097-540
Gummi außen Fugensepten (24/40)	ChemGlass	CG-3022-24
Beschallungsspitze	Branson	Produkt abgekündigt	Nächstgelegene Alternative ist die Spitze mit einem Durchmesser von 1/8" von iUltrasonic
Square ND Filtern	Thorlabs	NEK01S
Rührstäbe	StarnaCells/FisherSci	NC9126395
Thorlabs Leistungsdetektor für ufTA	Thorlabs	S401C
Thorlabs Powermeter	Thorlabs	PM100D
Tip Sonicator	Branson	Digital Sonifer 450, Produkt abgekündigt Nächstgelegene	Alternative ist SFX550 von iUltrasonic
Tygon Schlauch	Grainger	8Y589
ufTA ND Filterrad	Thorlabs	NDC-25C-2-A
ufTA ND Filter Radhalterung	Thorlabs	NDC-PM
ufTA ND Filter Rad Pfosten	Thorlabs	PH2
ufTA ND Filter Rad Pfosten Basis	Thorlabs	CF125C
ufTA Pumpen-Ausrichtspiegel	Thorlabs	PF10-03-F01
Ultrafast TA Teleskop	Montage Ultrafast Systems	n/a	Kontakt Firma
Ultraschnelles transientes Absorptionsspektrometer	Ultrafast Systems	HeliosFire
Xe Lichtbogensondenlampe	OSRAM	4050300508788

gewünscht