Name: Préparation de hydrophobes cadres métal-organiques via Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition de perfluoroalcanes pour lenlèvement de lammoniac (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-10-10T22:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 5 s
Description: Découvrez la préparation de MOF hydrophobes par déposition chimique en phase vapeur assistée par plasma de perfluoroalcanes. Cette méthode améliore la stabilité à l'eau et la capacité d'absorption de l'ammoniac des matériaux poreux.

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Les auteurs remercient la Defense Threat Reduction Agency pour le financement sous le numéro de projet BA07PRO104, Martin Smith, Corrine pierre, et Colin Willis du Laboratoire des sciences et technologies de la défense (DSTL) pour leur expertise dans la technologie plasma basse pression, et Matthew Browe et Wesley Gordon de Edgewood Chemical Biological Center (SECB) pour les tests de microbreakthrough et des mesures d&#39;angle de contact, respectivement.

Une. Cu-BTC Synthèse et préparation <ol><li> Incorporer 12,5 ml d&#39;eau déminéralisée et 12,5 ml de diméthylformamide dans 100 ml bouchon à vis pot pendant environ 5 min. </li><li> Ajouter 0,87 g (3,6 mmol) de cuivre (II) de trihydrate de nitrate, suivi par 0,50 g (2,4 mmol) d&#39;acide trimésique à la solution dans la fiole et on agite pendant environ 5 min. La solution devient bleu en couleur. Placez le pot couvert dans un four préchauffé à 120 ° C pendant environ 24 heures. </li><li> Retirez le bol du four. Une fois que la fiole est refroidi jusqu&#39;à la température ambiante, récupérer les cristaux de Cu-BTC par filtration sous vide en utilisant un papier filtre pour récupérer les cristaux nominale supérieure ou égale à 2,5 um. Rincer les cristaux résultants avec du dichlorométhane, en fin de compte à placer les cristaux dans une solution fraîche de dichlorométhane. </li><li> Remplacez le solvant toutes les 24 heures et le remplacer par du dichlorométhane frais pour les trois prochains jours pour aider à l&#39;élimination des solvants moins volatils dans les pores de Cu-BTC. </li><li> Chauffer les cristaux de Cu-BTC à 170 ° C dans un four sous vide ou par l&#39;intermédiaire d&#39;un tube de Schlenk pour enlever les molécules hôtes résiduelles dans le matériau. Entièrement activé Cu-BTC devrait être bleu foncé à pourpre. </li><li> Vérification de la structure et composition chimique de Cu-BTC via poudre diffraction des rayons X et à transformée de Fourier spectroscopie infrarouge, respectivement. </li></ol> 2. Amélioration Plasma Chemical Vapor Deposition de perfluoroalcanes sur Cu-BTC 14 <ol><li> Avant chaque expérience nettoyer le réacteur à plasma et toute la verrerie doit être utilisé dans le traitement par plasma avec un plasma d&#39;air à 50 W pendant au moins 30 min. Ceci supprime les films de perfluoroalcane qui se sont formées sur les surfaces intérieures de la chambre de réaction ou de l&#39;objet en verre à partir d&#39;expériences antérieures. </li><li> Placez une quantité connue d&#39;activé Cu-BTC dans 250 ml Pyrex bouteille et se propager dans la bouteille sur le côté pour assurer un traitement homogène. Un tissu perméable doit être placée autour de lacol de la bouteille avec une bande de caoutchouc pour minimiser la quantité d&#39;échantillon qui est perdue lors de l&#39;application d&#39;un vide. </li><li> Placer le flacon dans la chambre à plasma. Appliquer un vide jusqu&#39;à ce que la chambre a atteint une pression ≤ 0,20 mbar pendant au moins 30 minutes pour éliminer toute l&#39;eau qui peut avoir adsorbé sur l&#39;échantillon. </li><li> Branchez le gaz perfluoroalkane et régler le régulateur à une pression dans les spécifications du contrôleur de débit massique. </li><li> Ajuster le contrôleur de débit massique pour remplir la chambre de réaction avec la quantité appropriée de gaz perfluoroalcane de maintenir la pression désirée de l&#39;expérience. Faire tourner la bouteille à l&#39;intérieur de l&#39;appareil de dépôt PECVD afin de créer un traitement plus homogène de la poudre. </li><li> Allumer le plasma avec un générateur RF de 13,56 MHz, et régler la fréquence de la radio avec l&#39;unité d&#39;adaptation LC de maximiser la puissance tout en minimisant le facteur de réflexion. Réaccorder périodiquement tout au long du traitement. </li><li> Une fois que le traitement est terminé, évacuer la chambre de toutegaz résiduel perfluoroalkane puis mise à la pression atmosphérique. Enlever l&#39;échantillon de l&#39;appareil de PECVD et récupérer la matière traitée par les côtés de la bouteille. Un dispositif antistatique doit être utilisé pour récupérer le maximum de matériel. </li><li> Placer le matériau traité dans un four à 120 ° C pour éliminer tout gaz qui n&#39;a pas réagi perfluoroalcane. Ensuite, placer le matériau traité dans un dessiccateur afin d&#39;éviter l&#39;adsorption de l&#39;eau de l&#39;atmosphère. </li><li> Rincer la matière résiduelle dans la bouteille et filtrer pour récupérer les déchets pour une élimination appropriée. </li><li> Caractériser la Cu-BTC traités avec 20 F angle magique de rotation de résonance magnétique nucléaire, transformée de Fourier spectroscopie infrarouge et la spectroscopie de photoélectrons x-ray. </li></ol> 3. Le vieillissement de Cu-BTC sous conditions humides <ol><li> Régler la température désirée et l&#39;humidité relative de la chambre de l&#39;environnement et le laisser se stabiliser. </li><li> Étendez l&#39;échantillon uniformément dansun récipient ouvert et le placer dans l&#39;enceinte à atmosphère contrôlée pour la durée désirée. </li><li> Caractériser l&#39;échantillon Cu-BTC avec diffraction des rayons X et un isotherme d&#39;azote à 77 K pour déterminer le degré de dégradation. </li></ol> 4. Les expériences d&#39;ammoniac Microbreakthrough 2 <ol><li> Préparer un 14,6 L ballast d&#39;ammoniaque à 5,000 mg / m 3 en injectant d&#39;abord un ballast vide avec 210 ml d&#39;ammoniaque pur. Ensuite, remplissez le ballast d&#39;air zéro à une pression de 15 psi. Connectez le ballast en ligne avec l&#39;appareil microbreakthrough. </li><li> Exécuter une ébauche de tube dans l&#39;appareil microbreakthrough pour déterminer le signal d&#39;alimentation. Set contrôleurs de débit massique pour l&#39;ammoniac et de l&#39;air sec à 8 et 12 ml / min, respectivement, pour créer un débit de 20 ml / min de 2000 mg / m 3 d&#39;ammoniac. Exécuter un procédé programmé pour commander le chromatographe en phase gazeuse et le détecteur à photo-ionisation pour déterminer le signal d&#39;alimentation de l&#39;ammoniac dans l&#39;effluent. L&#39;humidité peut être ajouté au systèmesi cela est désiré en exécutant une partie du courant de diluant à travers une cellule de saturation à température contrôlée à une vitesse nécessaire pour atteindre le taux d&#39;humidité relative requise. </li><li> Placer une petite quantité de laine de verre en dessous de la fritte de verre dans un tube de verre de 4 mm nominal id. Peser environ 10 à 15 mg de matière dans le tube. La masse utilisée devrait aboutir à environ 55 mm 3 de volume de matière de sorption, d&#39;où un temps de séjour du lit d&#39;environ 0,15 sec. </li><li> Débit d&#39;air sec à travers le tube de verre est chauffé à 150 ° C pendant 1 heure pour éliminer toute l&#39;eau adsorbée. Peser l&#39;échantillon après la régénération. </li><li> Placer l&#39;échantillon dans la ligne et à la verticale dans un bain-marie réglé à 25 ° C. </li><li> Régler les régulateurs de débit massique de l&#39;ammoniac et de l&#39;air sec à 8 et 12 ml / min, respectivement, pour créer un débit de 20 ml / min à 2000 mg / m 3 d&#39;ammoniac tout en contournant l&#39;échantillon à des lignes de remplissage avec le gaz d&#39;alimentation. </li><li> Circuler le courant d&#39;ammoniac à travers l&#39;échantillon et exécuter un programméProcédé pour contrôler le chromatographe en phase gazeuse et le détecteur à photo-ionisation pour surveiller la concentration d&#39;ammoniac dans l&#39;effluent. </li><li> Une fois que la concentration de l&#39;effluent a atteint la concentration d&#39;alimentation, coupez le courant d&#39;ammoniac et permettre à l&#39;échantillon de gaz d&#39;échappement d&#39;ammoniaque qui n&#39;est pas fortement adsorbé à l&#39;échantillon. </li><li> Retirer l&#39;échantillon du bain d&#39;eau pour analyse post-exposition par diffraction des rayons X et à transformée de Fourier analyse infrarouge. </li><li> Intégrer le signal de chromatographe en phase gazeuse par rapport à des données en temps pour déterminer la charge d&#39;ammoniac de l&#39;échantillon. </li></ol>

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</ol>

Les auteurs déclarent qu&#39;ils n&#39;ont aucun intérêt financier concurrents.

La synthèse de Cu-BTC, comme dans la plupart des ministères des Finances, peut être fortement dépendante du rapport des réactifs utilisés et la température de la synthèse est effectuée à. Variable a été montré que la température ou le solvant utilisé dans la synthèse pour produire des morphologies différentes d&#39;une structure MOF 20. Par conséquent, il est d&#39;une importance forte pour suivre la procédure décrite dans la littérature pour tout MOF synthétisé. En outre, on doit considérer les réactifs, les...

cadres en métal-organique (MOF) sont devenus une classe dirigeante de matériaux poreux pour l&#39;élimination des gaz toxiques 1-3. MOF ont une capacité sans précédent d&#39;adapter la fonctionnalité d&#39;interaction chimique ciblée. Cu-BTC (également connu sous le nom HKUST-1 ou Cu 3 (BTC) 2) a déjà été trouvé pour avoir une charge d&#39;ammoniac exceptionnellement élevé, mais c&#39;est au prix de la stabilité structurelle du matériau 4. D&#39;autres études sur Cu-BTC ont indiqué que l&#39;humidité elle-même est capable de dégrader la structure MOF, rendant inefficace pour de nombreuses applications potentielles 5,6,21. L&#39;instabilité structurelle de certains carboxylate contenant MOF en présence d&#39;eau liquide ou une humidité élevée a été un obstacle majeur à utiliser dans des applications commerciales ou industrielles 7. Il serait tout à fait idéal pour MOFs utilisés pour l&#39;élimination chimique d&#39;avoir une stabilité inhérente à la présence d&#39;humidité. Cependant, beaucoup MOFs avec une stabilité supérieure, comme UiO-66, ont une mauvaise capacité d&#39;élimination des produits chimiques, tandis que de nombreux MOF avec des sites métalliques ouverts comme MOF-74 et Cu-BTC ont des capacités supérieures de retrait chimique 2,4,8,9. Les sites métalliques ouvert dans MOF-74 et Cu-BTC améliorer l&#39;absorption des gaz toxiques comme l&#39;ammoniac, mais ces sites sont également sensibles à l&#39;eau obligatoire, empoisonner les sites actifs et dans de nombreux cas conduisant à la rupture structurelle. Afin de préserver les propriétés chimiques d&#39;une eau instable MOF, diverses tentatives pour améliorer la stabilité de l&#39;eau de MOF ont été faites. MOF-5 a été démontré que l&#39;amélioration de la résistance à l&#39;humidité lors d&#39;un traitement thermique, en créant une couche carbonée autour du MOF, mais l&#39;augmentation de l&#39;hydrophobicité est au détriment de la zone de surface et de la fonctionnalité en fin de compte 10. MOF-5 a également été démontré que sa hydrostabilité augmentée par le dopage avec des ions Ni 2 + 11. En outre, le 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane contientMOF ING (également connu sous le DMOFs) ont été utilisées pour montrer le réglage de la stabilité de l&#39;eau par incorporation de divers groupes pendants sur le dicarboxylate liaison 1,4-benzène 12,13. L&#39;absence de hydrostabilité de certains de MOF, en particulier ceux avec une grande absorption de gaz toxique, a conduit à l&#39;utilisation de plasma de dépôt chimique en phase vapeur (PECVD) d&#39;perfluoroalcanes pour créer des groupements fluorés sur les surfaces du MOF pour augmenter son hydrophobie 14. Cette technique offre l&#39;avantage unique qui peut être utilisé pour modifier n&#39;importe quel MOF contenant des atomes d&#39;hydrogène aromatiques, ainsi que d&#39;autres groupes fonctionnels potentiels sur les surfaces internes de MOF. Cependant, la technique peut être difficile à contrôler en raison de la formation de radicaux hautement réactifs dans le plasma. Les radicaux réagissent non seulement avec les atomes d&#39;hydrogène aromatiques, mais aussi avec les groupes CF x déjà réagi sur les surfaces MOF. Un contrôle attentif de la procédure est nécessaire pour assurer blo poresckage ne se produit pas, ce qui rend le MOF inefficace. Cette technique a été utilisée par d&#39;autres pour modifier les propriétés de mouillage de matériaux de carbone, mais, à notre connaissance il n&#39;a jamais été utilisée auparavant pour améliorer hydrostabilité de matériau microporeux 15,16..

<table><tbody><tr><td>Nitrate de cuivre (II) Trihydraté</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>61194</td><td></td></tr><tr><td>Acide trimésique</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>482749</td><td></td></tr><tr><td>Éthanol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>130147</td><td></td></tr><tr><td>Diméthylformamide</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>319937</td><td></td></tr><tr><td>Dichlorométhane</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>187332</td><td></td></tr><tr><td>Hexafluoroéthane</td><td>Synquest Labs</td><td>1100-2-05</td><td></td></tr><tr><td>Système femto-plasma</td><td>Diener Electronic</td><td>Unité de base de type B</td><td></td></tr><tr><td>Générateur de plasma</td><td>Diener Electronic</td><td>Type D</td><td>0-100 W à 13,56 MHz</td></tr><tr><td>Pompe à palettes rotatives pour système plasma</td><td>Leybold</td><td>D16BCS PFPE</td><td>Approprié pour les gaz corrosifs</td></tr><tr><td>Dispositif de traitement des poudres</td><td>Diener Electronic</td><td>Option 5.9</td><td>Bouteille en verre et appareil rotatif dans le système plasma</td></tr><tr><td>Chambre environnementale</td><td>Associated Environmental Systems</td><td>HD-205</td><td></td></tr><tr><td>Chromatographe en phase gazeuse</td><td>Hewlet</td><td>Packard HP5890 Série II</td><td></td></tr><tr><td>Détecteur de photoionisation</td><td>O-I Analytique 4430</td><td>/5890</td><td></td></tr><tr><td>Détecteur de photoionisation Lampe</td><td>Excilitis</td><td>FK-794U</td><td></td>Bain-marie</tr><tr><td></td><td>NESLAB</td><td>RTE-111</td><td></td></tr><tr><td>Tubes en verre fritté</td><td>CDA Tubes d’échantillonnage MX062101</td><td></td><td>Dynatherm</td></tr></tbody></table>

préparation de hydrophobes cadres métal-organiques via plasma enhanced chemical vapor deposition de perfluoroalcanes pour l&#39;enlèvement de l&#39;ammoniac

Preparation of Hydrophobic Metal-Organic Frameworks via Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition of Perfluoroalkanes for the Removal of Ammonia

Plasma dépôt chimique en phase vapeur (PECVD) d&#39;perfluoroalcanes a longtemps été étudié pour le réglage des propriétés de mouillage de surfaces. Pour les matériaux microporeux de grande surface, comme les cadres métallo-organiques (MOF), des défis uniques se présentent pour les traitements PECVD. Ici, le protocole pour le développement d&#39;un MOF qui était auparavant instable à des conditions humides est présentée. Le protocole décrit la synthèse de Cu-BTC (également connu sous le nom HKUST-1), le traitement de la Cu-BTC avec PECVD de perfluoroalcanes, le vieillissement des matériaux dans des conditions humides, et des expériences de l&#39;ammoniac de microbreakthrough ultérieures sur la quantité du milligrammes de matières microporeuses. Cu-BTC a une aire de surface extrêmement élevée (~ 1 800 m 2 / g) par rapport à la plupart des matériaux ou des surfaces qui ont été préalablement traités par des procédés PECVD. Des paramètres tels que la pression de la chambre et le temps de traitement sont extrêmement importants pour assurer le plasma perfluoroalkane pénètre et réagirs avec les surfaces intérieures MOF. En outre, le protocole pour les expériences de microbreakthrough d&#39;ammoniac indiquées ici peut être utilisé pour une variété de gaz d&#39;essai et de matériaux microporeux.

<html> Dans les résultats représentatifs les auteurs ont choisi d&#39;afficher les caractéristiques d&#39;un échantillon de 0,50 g de Cu-BTC traité avec l&#39;hexafluoroéthane (C 2 F 6) pendant 4 heures à une pression de 0,30 mbar et une puissance de plasma de 50 W. MOFs traités avec un plasma perfluoroalkane dans des conditions appropriées, devrait afficher hydrophobie renforcée. Ceci peut être démontré en plaçant la poudre sur le dessus de l&#39;eau liquide et à déterminer si les flotteurs d&#39;é...

Ici, les procédures de dépôt par plasma chimique en phase vapeur sur des perfluoroalcanes matériaux microporeux tels que les cadres organo-métalliques pour améliorer leur stabilité et leur caractère hydrophobe sont décrites. En outre, les essais de percée de quelques milligrammes d&#39;échantillons est décrite en détail.

Préparation de hydrophobes cadres métal-organiques via Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition de perfluoroalcanes pour l&#39;enlèvement de l&#39;ammoniac

Plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) of perfluoroalkanes has long been studied for tuning the wetting properties of surfaces. For high ...

L'objectif général de l'expérience suivante est de préparer une structure organométallique hydrophobe afin d'en augmenter la stabilité à l'eau. Cette opération s'effectue en deux étapes : premièrement, la synthèse d'une structure organométallique par des méthodes thermiques utilisant du VO, puis, dans un second temps, le traitement de cette structure par dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma d'un perfluoroalcane afin d'ajouter des groupes hydrophobes aux surfaces internes et externes.Ensuite, le matériau est vieilli et la capacité d'adsorption d'ammoniac du matériau obtenu est évaluée à l'aide d'un appareil de micro-breakthrough. Les résultats montrent que les échantillons traités par plasma HD présentent une amélioration de la rétention d'ammoniac. Les implications de cette technique s'étendent à la création de structures hybrides organométalliques hydrophobes dans divers autres matériaux poreux capables de rester stables dans une variété de conditions ambiantes.Ces matériaux possèdent diverses applications dans le stockage des gaz, la filtration, la catalyse et même la délivrance de médicaments, domaines où la stabilité structurale est primordiale. Le principal avantage de cette technique par rapport aux méthodes existantes de modification post-synthétique utilisant la chimie humide réside dans le fait que le dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma d'alkanes perfluorés peut être appliqué à une grande variété de matériaux, indépendamment des groupes fonctionnels présents. De plus, cette technique est plus écologique que les autres méthodes, car aucun solvant n'est utilisé, ce qui entraîne une production de déchets minimale.Tout d’abord, agiter 12,5 millilitres d’eau déionisée et 12,5 millilitres de diméthylformamide dans un bocal de 100 millilitres avec bouchon vissé pendant environ cinq minutes, ajouter 0,87 gramme de cuivre, dihydrate de nitrate, puis 0,5 gramme d’acide trius au bocal, et agiter la solution bleue obtenue pendant environ cinq minutes. Ensuite, fermer le bocal et le placer dans une étuve préchauffée à 120 degrés Celsius pendant environ 24 heures. Après avoir laissé refroidir le bocal à température ambiante, récupérer les cristaux de cuivre BTC par filtration sous vide en utilisant du papier filtre adapté à la récupération de cristaux de taille supérieure ou égale à 2,5 micromètres.Ensuite, rincer les cristaux obtenus trois fois avec 10 millilitres de dichlorométhane, puis transférer le matériau obtenu dans un flacon de 20 millilitres. Ajouter ensuite suffisamment de dichlorométhane pour immerger les cristaux, puis sceller le flacon. Renouveler le solvant toutes les 24 heures avec du dichlorométhane frais pendant les trois jours suivants afin de faciliter l'élimination des solvants moins volatils des pores du BTC de cuivre.Après filtration, chauffez progressivement les cristaux de BTC de cuivre à 170 degrés Celsius dans une étuve sous vide afin d'éliminer toute molécule invitée résiduelle du matériau une fois terminé. Confirmez la structure et la composition chimique des cristaux de BTC de cuivre par diffraction des rayons X sur poudre et spectroscopie infrarouge par transformation de Fourier avant chaque expérience.Nettoyer le réacteur à plasma et tous les matériaux en verre destinés au traitement par plasma au moyen d’un plasma d’air à 50&nbsp;watts pendant au moins 30&nbsp;minutes. Une fois terminé, placer 0,5&nbsp;gramme de cuivre BTC activé dans un flacon Pyrex de 250&nbsp;mL et le répartir uniformément dans le flacon afin d’assurer un traitement homogène. Ensuite, entourer le goulot du flacon d’un tissu perméable et le fixer à l’aide d’un élastique afin de minimiser la perte d’échantillon lors de l’application d’un vide.Ensuite, placez le flacon dans la chambre à plasma. Appliquez un vide jusqu'à ce que la chambre atteigne une pression inférieure ou égale à 0,2 millibar pendant au moins 30 minutes afin d'éliminer toute eau pouvant avoir été absorbée par l'échantillon. Branchez le gaz HEXA fluorure, éthane ETH à l'appareil.Ensuite, régler le débitmètre massique afin de remplir la chambre à réaction avec la quantité appropriée de gaz HEXA fluorure ETH éthane. Pour maintenir la pression souhaitée durant l'expérience, faire tourner le flacon à l'intérieur du dispositif P-E-C-V-D afin d'obtenir un traitement plus homogène de la poudre. Allumer le plasma à la puissance souhaitée à l’aide d’un générateur RF de 13,56 mégahertz, puis ajuster la fréquence radio à l’aide de l’unité d’adaptation d’impédance LC afin de maximiser la puissance tout en minimisant la réflexion.Une fois le traitement terminé, évacuez de la chambre tout gaz résiduel d'hexafluoroéthane, puis purgez avec de l'air sec jusqu'à la pression atmosphérique. Retirez l'échantillon de l'appareil P-E-C-V-D et récupérez le matériau traité sur les parois du flacon dans un vial de 20 millilitres. Placez le vial ouvert dans une étuve préchauffée à 120 degrés Celsius pendant deux heures afin d'éliminer tout gaz d'hexafluoroéthane non réactif.Après avoir retiré le matériau traité du four, transférez-le dans un dessiccateur afin d'éviter l'absorption d'eau depuis l'atmosphère. Rincez le matériau résiduel restant dans la bouteille avec de l'eau et filtrez-le afin de récupérer les déchets pour une élimination appropriée. Caractérisez le cuivre BTC traité par fluorure en état solide, résonance magnétique nucléaire de Fourier, spectroscopie infrarouge par transformée de Fourier et spectroscopie photoélectronique X.Après cela, régler la température souhaitée et l'humidité relative d'une chambre environnementale à 45 degrés Celsius et 100 %, respectivement. Après l'équilibrage, répartir l'échantillon uniformément dans un récipient ouvert et le placer dans la chambre pendant trois jours. Une fois le processus de vieillissement terminé, caractériser l'échantillon de cuivre BTC par diffraction des rayons X et par une isotherme d'azote à 77 kelvins afin de déterminer le degré de dégradation.Ensuite, préparez un ballon de 14,6 litres d'ammoniac à cinq milligrammes par mètre cube en injectant d'abord dans un ballon vide 210 millilitres d'ammoniac pur. Remplissez ensuite le ballon avec de l'air zéro jusqu'à une pression de 15 PS.I. Connectez le ballon en série avec l'appareil de micropercée. Faites passer un tube témoin dans l'appareil de micropercée.Régler les débitmètres massiques d'ammoniac et d'air sec respectivement à huit et douze millilitres par minute afin de produire un débit de 20 millilitres par minute d'ammoniac à 2000 milligrammes par mètre cube. Exécuter une méthode programmée pour commander le chromatographe en phase gazeuse et le détecteur à ionisation photoélectrique afin de déterminer le signal d'alimentation en ammoniac. Dans l'effluent, placer une petite quantité de laine de verre sous le pritt en verre, dans un tube en verre de diamètre intérieur nominal de quatre millimètres.Remplir l’échantillon sur une hauteur de quatre millimètres et peser le matériau. Ensuite, chauffer l’échantillon à 150 degrés Celsius pendant une heure tout en faisant circuler de l’air sec à travers le tube en verre afin d’éliminer toute eau absorbée. Après avoir pesé l’échantillon séché, placer le tube en ligne et le fixer verticalement dans un bain d’eau réglé à 25 degrés Celsius.Régler les débitmètres massiques pour l'ammoniac et l'air sec respectivement à huit et douze millilitres par minute afin de créer un débit de 20 millilitres par minute à une concentration de 2000 milligrammes par mètre cube d'ammoniac, tout en dérivant l'échantillon vers les lignes de remplissage avec le gaz d'alimentation. Ensuite, faire passer le courant d'ammoniac à travers l'échantillon et exécuter une méthode programmée pour contrôler le chromatographe en phase gazeuse et le détecteur à ionisation photoélectrique afin de surveiller la concentration d'ammoniac dans l'effluent. Une fois que la concentration dans l'effluent atteint celle du gaz d'alimentation, arrêter le courant d'ammoniac et laisser l'échantillon libérer tout l'ammoniac qui n'est pas fortement adsorbé sur l'échantillon.Retirer l'échantillon du bain-marie pour une analyse post-exposition par diffraction des rayons X et spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier. Enfin, intégrer le signal du chromatographe en fonction du temps afin de déterminer la charge en ammoniac pour les échantillons de mites traités avec un plasma perfluoroalcane. Dans des conditions adéquates, les échantillons doivent présenter une hydrophobicité accrue. Cela peut être démontré en plaçant la poudre à la surface de l'eau liquide et en déterminant si l'échantillon flotte, ou en mesurant l'angle de mouillage de l'eau sur un comprimé en pastille.Comme on le voit ici, l'angle de contact pour les pastilles de cuivre BTC et pour celles de cuivre BTC traitées au plasma d'éthane hexafluoré a été mesuré respectivement à 59 degrés et 123 degrés. La présence de groupes CFX à la surface des pores accroît l'hydrophobicité du matériau, ce qui provoque le rejet de l'eau. La présence de liaisons CF est indiquée par des bandes spectrales situées entre 1300 et 1 140 cm⁻¹.Dans les résultats de spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier en réflexion totale atténuée, comme on peut le voir ici, le degré de fluoruration et la confirmation du type d'espèce CFX peuvent être réalisés par résonance magnétique nucléaire du fluor en rotation à angle magique, comme indiqué ici, ou par spectroscopie de photoélectrons X. Les deux principales espèces de fluor observées dans cet échantillon sont les groupes CF₂ à environ moins 87 ppm et les groupes CF à environ moins 152 ppm. Il existe un petit pic à environ moins 80 ppm, représentant les groupes CF₃. Tous les autres pics significatifs correspondent à des bandes satellites de rotation situées à des intervalles d'environ neuf kilohertz par rapport au pic principal.Les groupes CFX sont probablement une combinaison de groupes ayant réagi avec les surfaces internes du papillon, ainsi qu’un revêtement amorphe à l’extérieur du cristal de papillon. La taille importante et la quantité élevée de bandes latérales tournantes pour les espèces CF deux et CF indiquent que ces groupes CFX sont fortement liés à la structure de cuivre BTC et relativement immobiles. Les schémas de diffraction des rayons X du cuivre BTC et du cuivre BTC traité au plasma fluoro ETH éthane HOF sont présentés ici après vieillissement à 45 degrés Celsius et 100 %HR pendant trois jours.Les motifs montrent un changement presque complet de la structure de l'échantillon non traité. Cependant, l'échantillon traité au plasma présente des modifications minimes de la structure. Les résultats indiquent une stabilité structurelle accrue, même dans des conditions d'humidité sévères.Des tests de percée microscopiques sur du cuivre BTC vieilli et sur des échantillons de cuivre BTC traités au plasma fluoré à l'éthane, pour l'ammoniac à une concentration de 2000 milligrammes par mètre cube, sont présentés ici. L'intégration au-dessus des courbes de percée donne des capacités de 1,1 millimole d'ammoniac par gramme de cuivre BTC et de 5,3 millimoles d'ammoniac par gramme de cuivre BTC traité au plasma hexafluoroéthane. L'absorption améliorée d'ammoniac par l'échantillon de cuivre BTC traité au plasma après vieillissement est due à la préservation de la structure cristalline d'origine du cuivre BTC, comparé à l'échantillon de cuivre BTC vieilli. Lors de la mise en œuvre de cette procédure, il est important de garder à l'esprit que dans tout plasma d'alcane perfluoré, il existe un risque de formation d'acide fluorhydrique et d'autres gaz corrosifs. Il convient de prendre des précautions particulières pour protéger l'utilisateur et les instruments contre ces espèces nocives, notamment en s'assurant que tous les tubes, valves, débitmètres massiques, raccords et joints de la pompe à vide sont constitués de matériaux résistants à la corrosion et sont inspectés régulièrement. En suivant cette procédure, de nombreux nouveaux matériaux microporeux peuvent être élaborés, portant des espèces fluorées sur leurs surfaces.Ces groupes fonctionnels affectent non seulement les propriétés de surface et l'hydrophobicité du matériau, mais modifient également ses propriétés d'absorption, car les surfaces internes du matériau modifié sont fortement polaires et chimiquement inertes.

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