Aquí, utilizamos un estabilizador de polímero para preparar suspensiones de estructura metal-orgánica (MOF) que exhiben una dispersión notablemente disminuida en sus espectros de absorción transitoria y de estado fundamental. Con estas suspensiones MOF, el protocolo proporciona varias pautas para caracterizar los MOF espectroscópicamente para producir datos interpretables.
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Artículo de método
Una guía técnica para realizar mediciones espectroscópicas en estructuras metal-orgánicas
En este artículo
Resumen
Resumen
Los marcos metal-orgánicos (MOF) ofrecen una plataforma única para comprender los procesos impulsados por la luz en materiales de estado sólido, dada su alta capacidad de ajuste estructural. Sin embargo, la progresión de la fotoquímica basada en MOF se ha visto obstaculizada por la dificultad de caracterizar espectralmente estos materiales. Dado que los MOF suelen tener un tamaño superior a 100 nm, son propensos a una dispersión excesiva de la luz, lo que hace que los datos de valiosas herramientas analíticas como la absorción transitoria y la espectroscopia de emisión sean casi ininterpretables. Para obtener información significativa de los procesos fotoquímicos y físicos basados en MOF, se debe tener especial consideración para preparar adecuadamente los MOF para mediciones espectroscópicas, así como las configuraciones experimentales que recopilan datos de mayor calidad. Con estas consideraciones en mente, la presente guía proporciona un enfoque general y un conjunto de directrices para la investigación espectroscópica de MOFs. La guía aborda los siguientes temas clave: (1) métodos de preparación de muestras, (2) técnicas espectroscópicas / mediciones con MOF, (3) configuraciones experimentales, (3) experimentos de control y (4) caracterización de estabilidad posterior a la carrera. Con la preparación adecuada de muestras y enfoques experimentales, los avances pioneros hacia la comprensión fundamental de las interacciones luz-MOF son significativamente más alcanzables.
Introducción
Los marcos metal-orgánicos (MOF) están compuestos por nodos de óxido metálico unidos por moléculas orgánicas, que forman estructuras porosas jerárquicas cuando sus partes constituyentes reaccionan juntas en condiciones solvotérmicas1. Los MOF permanentemente porosos se informaron por primera vez a principios de la década de 2000, y desde entonces, el floreciente campo se ha expandido para abarcar una amplia gama de aplicaciones, dada la capacidad de ajuste única de sus componentes estructurales 2,3,4,5,6,7.....
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Protocolo
1. Preparación de suspensiones MOF utilizando un estabilizador polimérico
- Pesar 50 mg de polietilenglicol con terminación bis-amino (PNH2, Mn ~1,500) (ver Tabla de materiales) y transferir a un vial de un trago (Tabla de materiales). Pesar 1-5 mg de PCN-222(fb) (ver protocolo sintético11) y colocarlo en el mismo vial con PNH2.
NOTA: Para lograr las mejores suspensiones MOF posibles, las condiciones sintéticas requeridas para hacer que los tamaños de partícula MOF deben ser iguales o inferiores a 1 μm. - Encuentre un solvente adecuado (si no ....
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Resultados
Los espectros electrónicos de absorción de PCN-222(fb) con y sin PNH2 y filtrado se muestran en la Figura 4. El MOF sin PNH2 fue simplemente sonicado y diluido. Al comparar los dos espectros, la mayor diferencia es la minimización de la dispersión de referencia, que se muestra como una amplia absorción hacia arriba con longitudes de onda decrecientes y también amplía las transiciones electrónicas de manera bastante notable. Para una comparación adicional, el ligando PCN.......
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Discusión
Si bien los resultados y el protocolo anteriores delinean pautas generales para minimizar la dispersión de los MOF en la caracterización espectroscópica, existe una amplia variabilidad en el tamaño y la estructura de las partículas MOF que afecta los resultados espectroscópicos y, por lo tanto, difumina los métodos de interpretación. Para ayudar a aclarar la interpretación y aliviar la tensión que conlleva el análisis de datos espectroscópicos MOF, es clave encontrar un procedimiento para hacer que los MOF sean lo más pe.......
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Divulgaciones
Los autores declaran que no hay intereses contrapuestos.
Agradecimientos
Este trabajo fue apoyado por el Departamento de Energía bajo la Subvención DE-SC0012446.
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Soporte de muestra para cubeta de 1 cm (SM1) | Edinburgh Instruments | n/a | Contactar empresa |
| Jeringas desechables de 1 mL | EXELINT | 26044 | |
| Jeringas desechables de 10 mL | EXELINT | 26252 | |
| Viales de 1 dram | FisherSci | CG490001 | |
| filtros de jeringa de 20 nm | VWR | 28138-005 | Los filtros son fabricados por Whatman/Cytiva, y su número de catálogo es 6809-1002 |
| Filtros de jeringa de 200 nm | Cytiva, Whatman | 6784-1302 | |
| Espectrofotómetro de absorción | Agilent | Espectrofotómetro Cary 5000 | Contactar empresa |
| Acetronitrilo (ACN) | FisherSci | AA36423 | |
| Ar | Linde/PraxAir | P-4563 | |
| bis polietilenglicol (PNH2) aminoterminado en aminoácidosSigma-Aldrich 452572 | Agente de suspensión MOF Montaje de muestra de | ||
| sujeción para nsTA (SM2) | Sistemas ultrarrápidos | n/a | Contactar empresa |
| Lente cóncava para telescopio(CCL1) | Thorlabs | LD1613-A-ML | |
| Lente convexa para telescopio (CVL1) | Thorlabs | LA1708-A-ML | |
| Célula óptica personalizada de 1 cm con junta exterior 24/40 | QuarkGlass | QSE-1Q10-2440 (Spectrosil Cat #1-Q-10 | Solicitamos que la célula de 1 cm tuviera una unión |
| Célula óptica personalizada de 2 mm con junta exterior 14/20 | QuarkGlass | QSE-1Q2-1420 (Spectrosil Cat # 1- Q-2) | Solicitamos que la celda de 2 mm tuviera una junta |
| Dimetilformamida (DMF) | FisherSci | D119 | |
| Dye laser (Nd:YAG bombeado) para una salida de 415 nm | Sirah | CobraStretch | |
| Dye laser dye, Exalite 417 | Luxottica | 4170 | |
| Femtosecond laser | Coherent | Astrella | |
| Fluorimeter | Photon Technology Inc. (Horiba) | QuantaMaster QM-200-4E | |
| Lámpara de arco fluorímetro, 75 W | Newport | 6251NS | |
| Fluorímetro PMT | Hamamatsu | 1527 | |
| Software de fluorímetro | PTI/Horiba | FelixGX | |
| Fluorímetro TCSPC Módulo | Becker & Hickl GmbH | Monturas de lente PMH-100 | |
| para telescopio | Thorlabs | LMR1 | |
| Agujas de purga largas | STERiJECT | PRE-22100 | |
| Agitador magnético | Ultrafast Systems | n/a | Contactar empresa |
| espejo 1 (MM1) 350-700 nm | Newport | 10Q20BB.1 MM1 | |
| montura | Thorlabs | KM100 | |
| MM1 poste | Thorlabs | TR2 | |
| MM1 soporte de poste | Thorlabs | PH1.5 | |
| MM2 montura | Thorlabs | MFM05 | |
| MM2,3 espejos | Thorlabs | BB03-E02 | |
| MM2,3 poste | Thorlabs | MS3R | |
| MM2,3 bases de poste | Thorlabs | MBA1 | |
| MM2,3 soportes | de poste Thorlabs | MPH50 | |
| MM3 | Thorlabs | MK05 | |
| postes de montaje para óptica telescópica | Thorlabs | TR4 | |
| Nanosecond TA Nd:YAG láseres | Spectra-Physics | QuantaRay INDI Nd:YAG | |
| Nanosecond TA spectrómetro Edinburgh | Instruments | LP980 | |
| nsTA Cámara ICCD | Oxford Instruments | Andor iStar Cámara ICCD Contactar | con la empresa |
| nsTA PMT | Hamamatsu | R928 | |
| Amplificador óptico paramétrico | Sistemas ultrarrápidos | Apollo | |
| Parafilm | FisherSci | S37440 | |
| Rueda estenopeica | Thorlabs | PHW16 | |
| Base de poste de rueda estenopeica | Thorlabs | CF125C | |
| Soporte de poste de rueda estenopeico | Thorlabs | PH1.5 | |
| Pinhole Conjunto de poste de rueda/montaje | Thorlabs | NDC-PM | |
| bases de poste para óptica telescópica | Thorlabs | CF125C | |
| Soportes de poste para óptica telescópica | Thorlabs | PH4 | |
| Detector de potencia para ns TA | Thorlabs | S310C | |
| prisma (P2,3) | Edinburgh Instruments | n/a | Contactar |
| Montura de prisma (P1) | OWIS | K50-FGS | |
| prisma (P1) | Thorlabs | TR4 | |
| Base de poste de prisma (P1) | Thorlabs | CF125C | |
| Soporte de poste de prisma (P1) | Thorlabs | PH4 | |
| Prismas de cuarzo (P1-P3) | Newport | 10SR20 | |
| Septos de unión exterior de goma (14/20) | VWR | 89097-540 | |
| Exterior de goma septos articulares (24/40) | ChemGlass | CG-3022-24 | |
| Punta de sonicación Producto | Branson | descatalogado | La alternativa más cercana es la punta de 1/8" de diámetro de los filtros ND cuadrados iUltrasonic |
| Thorlabs | NEK01S | ||
| Barras agitadoras | StarnaCells/FisherSci | NC9126395 | |
| Detector de potencia Thorlabs para ufTA | Thorlabs | S401C | |
| Medidor de potencia Thorlabs | Thorlabs | PM100D | |
| Sonicador de punta | Branson | Digital Sonifer 450, producto descatalogado | La alternativa más cercana es SFX550 de iUltrasonic |
| Tygon tubing | Grainger | 8Y589 | |
| ufTA ND Rueda de filtro | Thorlabs | NDC-25C-2-A | |
| ufTA ND Montaje de rueda de filtro | Thorlabs | NDC-PM | |
| UFTA ND poste | de rueda de filtro Thorlabs | PH2 | |
| ufTA ND base de poste de rueda de filtro | Thorlabs | CF125C | |
| ufTA espejo de alineación de bomba | Thorlabs | PF10-03-F01 | |
| Montaje de telescopio TA ultrarrápido | Ultrafast Systems | n/a | Contactar empresa |
| Espectrómetro de absorción transitoria ultrarrápido | Ultrafast Systems | Lámpara de sonda de arco HeliosFire | |
| Xe | OSRAM | 4050300508788 |
Referencias
- Zhou, H. -C., Long, J. R., Yaghi, O. M. Introduction to metal-organic frameworks. Chemical Reviews. 112 (2), 673-674 (2012).
- Li, H., et al. Recent advances in gas storage and separation using metal-organic frameworks. Materials Today. 21 (2), 108-121 (201....
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Reimpresiones y permisos
