Síntesis de Solvothermal de 96 MIL y UiO-66-NH2 de capa atómica deposita recubrimientos de óxido de Metal en esteras de la fibra

Resumen

Armazones metal-orgánicos son eficaces en el almacenamiento de gas y catálisis heterogénea, sino resultado de métodos de síntesis típica en polvos sueltos que son difíciles de incorporar materiales inteligentes. Demostrar un método de primera capa las telas con óxidos metálicos de ALD, dando como resultado películas conformales de MOF en los tejidos durante la síntesis de solvothermal.

Resumen

Armazones metal-orgánicos (MOF), que contienen reactivos grupos metal y ligandos orgánicos permitiendo grandes porosidades y superficies, han demostrado ser eficaces en catálisis, separaciones y adsorción de gases. MOF se sintetiza más comúnmente como polvo a granel, que requieren procesos adicionales les adherirse a tejidos y aparatos funcionales riesgo disminuyendo la capacidad de la porosidad y absorción de polvo. Aquí, demostramos un método de primera telas de recubrimiento con películas de óxido de metal usando la deposición de capa atómica (ALD). Este proceso crea películas conformales de espesor controlable en cada fibra, mientras que proporciona una superficie más reactiva para nucleación de MOF. Sumergiendo la tela revestida de ALD en solución durante la síntesis de MOF solvothermal, el MOF crea una capa conformal, bien adherida en las fibras, dando como resultado una tela MOF funcionalizados, sin materiales de adherencia adicional que puede bloquear los poros MOF y sitios funcionales. Aquí muestran dos métodos de síntesis de solvothermal. En primer lugar, forma una capa de MIL-96(Al) en fibras de polipropileno sintético condiciones que convierten el óxido de metal en MOF. Utilizando películas inorgánico iniciales de diferentes espesores, difusión del vinculador orgánico a la inorgánica nos permite controlar el grado de MOF cargando en la tela. En segundo lugar, realizamos una síntesis de solvothermal de UiO-66-NH₂ que nuclea el MOF en el óxido de metal conformal de la capa de fibras de poliamida 6 (PA-6), produciendo una capa delgada uniforme y conformal de MOF en la tela. Los materiales resultantes pueden ser incorporados directamente en dispositivos de filtro o ropa de protección y eliminan las cualidades maladroit de polvo suelto.

Introducción

Armazones metal-orgánicos son estructuras cristalinas consisten en centros de cluster metal reactivo por enlazadores de molécula orgánica para proporcionar gran porosidad y superficie. Su estructura, la porosidad y la funcionalidad pueden diseñarse seleccionando grupos apropiados y enlazadores, llevando a las superficies hasta 7.000 m2/g_MOF^1,2. Su alta porosidad y área superficial han hecho MOF diverso aplicable en adsorción, separación y catálisis heterogénea en campos que van desde producción de energía a las preocupaciones ambientales a procesos biológicos^1....

Protocolo

1. deposición de capa atómico (ALD) de Al₂O₃ en esteras de la fibra

1. Coloque una muestra de tejido de polipropileno de 2.54 x 2.54 cm² en el barco de reactor (un soporte de malla fina, rígida, metálica). Un esquema del reactor se presenta en la figura 2.
2. Abrir el manómetro de presión. Quite el cierre de la tapa del reactor. Activar control manual en el sistema de LabView. Cierre la válvula de nitrógeno y la puerta de portador en el reactor ALD. Abra el nitrógeno de la ventilación.
3. Después de quitar la tapa del reactor, la carga la muestra de la tela en el reactor ALD. Vuelva a ....

Resultados

Para describir los materiales MOF/tela, delinean dos términos relacionados con la medida superficie. En primer lugar, proyectada de superficie,_proyectadocm de², se refiere al tamaño macroscópico de la muestra de la tela según lo medido con una regla, es decir., el área de la muestra de proyecta sombra. La segunda superficie de interés es el área superficial BET, calculado a partir de una isoterma de nitrógeno obtenido en 77 K. Estos valores están dados en un.......

Discusión

La capa de ALD influye fuertemente en la adherencia y la carga de la MOF. En primer lugar, dependiendo del tipo de sustrato y ALD precursor, la capa ALD puede formar una distinta capa exterior alrededor de la fibra, o difuso en la fibra para crear una transición gradual a la capa de óxido de metal²⁰. La cáscara dura se ha observado en sustratos de algodón y nylon, mientras que se observan capas difusas de polipropileno bajo condiciones apropiadas. En segundo lugar, la difusión en la fibra también .......

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
trimetilaluminio	Strem Chemicals	93-1360
ALD de fabricación casera	N/A
cilindro de nitrógeno	Arc3	UN1066
ácido trimésico	Sigma-Aldrich	482749-500G
etanol	Koptec	V1001
autoclave revestido de teflón	PARR Instrument Company	4760-1211
horno isotemp	Fisher Scientific	F47925
Cloruro de circonio (IV)	Alfa Aesar	12104
Ácido 2-aminotereftálico	Acros Organics	278031000
N,N-dimetilformamida	Fisher Scientific	D119-4
Ácido clorhídrico	Fisher Scientific	A481-212
Esteras de fibra de polipropileno	N/A
Esteras de fibra de poliamida	N/A

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