Name: Solvothermal סינתזה של מיליון-96 ו UiO-66-NH2 בשכבה אטומי שהופקדו תחמוצת מתכת ציפוי על מחצלות סיבים (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-06-13T14:45:00.000+00:00
Duration: 6 min
Description: למד סינתזה סולבותרמית של מסגרות מתכת-אורגניות על מחצלות סיבים באמצעות ציפוי ALD של תחמוצות מתכת. שיטה זו מייצרת סרטי MOF קונפורמיים ישירות במהלך הסינתזה ללא שלבים נוספים.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

המחברים תודה שלהם משתפי הפעולה הבינלאומי יכולת, לנו צבא נאטוויק חייל RD & E, ו Edgewood כימי ומרכז ביולוגית. . הם יודו גם את מקור המימון שלהם, הסוכנות צמצום ההגנה איום.

1. אטומי השכבה בתצהיר (אלד) של2O3 על מחצלות סיבים
<ol><li>מקום מדגם בד פוליפרופילן 2.54 x 2.54 ס מ2 הסירה כור (בעל רזה, נוקשה, מתכת רשת שינוי). תיאור סכמטי של הכור מוצגת באיור2.</li>
	<li>פתח את מד הלחץ. הסר את האבזם של הכיפה הכור. הפעל שליטה ידנית במערכת LabView. סגור את שסתום חנקן ושער של הספק על הכור אלד. פתח את החנקן האוורור.</li>
	<li>לאחר הסרת הכיפה הכור, לטעון את הדגימה בד לתוך הכור אלד. להחליף את הכובע הכור, לפתוח את השסתום. לסגור את פתח ופתח את החנקן המוביל. בטל שליטה ידנית.</li>
	<li>לטעון את המתכון אל2O3 על בדים. המתכון לסירוגין מנה trimethylaluminum (TMA) עבור 1.2 s, ואחריו 30 s חנקן יבש או במינון מים 1 ואחריו חנקן יבש 60 s s לטהר. הגדר את המתכון כדי להפעיל 1000 מחזורים.</li>
	<li>להגדיר את בקר זרימת מסה 20 cfm, הטמפרטורה תנור 90 מעלות (84 ° C על הממשק תנור).</li>
	<li>. פתח את הברז ידנית TMA, מים סגור את מד הלחץ. החלף את האבזם על המכסה הכור. הקש התחל על הממשק.</li>
	<li>עם סיומו של המתכון, פתח את מד הלחץ. הסר את האבזם של הכיפה הכור. הפעל שליטה ידנית במערכת. סגור את שסתום חנקן ושער של הספק על הכור אלד. פתח את החנקן האוורור.</li>
	<li>הסר את הסירה קאפ ודגימת הכור. לאטום מחדש את הכור. הערה: ההליך עשוי להיות להשהות בשלב זה.</li>
</ol>2. אטומי השכבה בתצהיר (אלד) של TiO2 על מחצלות סיבים פוליאמיד-6 (PA-6)
<ol><li>הצב מדגם בד 2.54 x 2.54 ס מ2 הרשות הפלסטינית-6 בסירה כור (בעל רזה, נוקשה, מתכת רשת שינוי).</li>
	<li>פתח את מד הלחץ. הסר את האבזם של הכיפה הכור. הפעל שליטה ידנית במערכת LabView. סגור את שסתום חנקן ושער של הספק על הכור אלד. פתח את החנקן האוורור.</li>
	<li>לאחר הסרת הכיפה הכור, לטעון את הדגימה בד לתוך הכור אלד. להחליף את הכובע הכור, לפתוח את השסתום. לסגור את פתח ופתח את החנקן המוביל. בטל שליטה ידנית.</li>
	<li>לטעון את המתכון TiO2 על בדים. המתכון לסירוגין מנה TiCl4 1 s, ואחריו חנקן יבש s 40 או מנה מים 1 ואחריו חנקן יבש 60 s s לטהר. הגדר את המתכון כדי להפעיל 300 מחזורי.</li>
	<li>להגדיר את בקר זרימת מסה 20 cfm, הטמפרטורה תנור 90 מעלות (84 ° C על הממשק תנור).</li>
	<li>. פתח את הברז ידנית TiCl4 ומים סגור את מד הלחץ. החלף את האבזם על המכסה הכור. הקש התחל על הממשק.</li>
	<li>עם סיומו של המתכון, פתח את מד הלחץ. הסר את האבזם של הכיפה הכור. הפעל שליטה ידנית במערכת. סגור את שסתום חנקן ושער של הספק על הכור אלד. פתח את החנקן האוורור.</li>
	<li>הסר את הסירה קאפ ודגימת הכור. לאטום מחדש את הכור. הערה: ההליך עשוי להיות להשהות בשלב זה.</li>
</ol>3. Solvothermal סינתזה של מיליון-96
<ol><li>להוסיף 0.0878 g H3BTC כוס זכוכית 80 מ.</li>
	<li>להוסיף הספל 12 mL של H2O ו- 12 מ של אתנול.</li>
	<li>מערבבים מגנטית למשך 10 דקות, או עד התפרקה לחלוטין H3BTC.</li>
	<li>מקם את הפתרון כלי לחץ מצופה טפלון.</li>
	<li>מוסיפים אל2O3 מצופה פוליפרופילן לפתרון של משען את הבד על רשת תמיכה אז זה לא תשכבי על הגב בתחתית הכלי.</li>
	<li>לאטום את הכלי לחץ ומקם אותה בכבשן ב 110 מעלות צלזיוס במשך 24 שעות ביממה.</li>
	<li>לאחר מתן אפשרות הדגימה להתקרר, מקום המדגם בד סל רשת בתוך. לשטוף פעמיים עם אתנול, אחד במשך 12 שעות.</li>
	<li>הפעלת מדגם דורש חימום ב 85 מעלות צלזיוס במשך 6 שעות תחת ואקום, ואחריו חימום ב 110 מעלות צלזיוס במשך 12 שעות תחת ואקום. הערה: ההליך ניתן לעצור כאן. יש לאחסן כל דוגמאות desiccator כדי לשמור על מדגם הפעלה.</li>
</ol>4. Solvothermal סינתזה של UiO-66-NH2
<ol><li>להוסיף 0.08 גר' ZrCl4 בקבוקון נצנוץ 20 מ ל זכוכית.</li>
	<li>הוסף 20 מ של N, N-dimethylformamide (DMF) עד ZrCl4 במרווחים של 5 מ"ל. וחוץ את המבחנה בין דרגות ולאפשר האדים להתפוגג.</li>
	<li>Sonicate הפתרון עבור 1 דקות.</li>
	<li>להוסיף המבחנה 0.062 גרם חומצה 2-aminoterephthalic, ומערבבים דיסקות הפתרון עבור 5 דקות.</li>
	<li>להוסיף 25 µL של מים יונים המבחנה.</li>
	<li>להוסיף 1.33 מ של HCl מרוכזת המבחנה.</li>
	<li>להטביע את דוגמית מצופה בד TiO אלד2 בפתרון, וחוץ את המבחנה.</li>
	<li>מקם את הדגימה בכבשן ב 85 מעלות צלזיוס במשך 24 שעות ביממה.</li>
	<li>לאחר מתן אפשרות הדגימה להתקרר, מקום המדגם בד סל רשת בתוך. לשטוף פעמיים עם 80 מ של DMF, אחד עבור 12 ח' שטיפת 3 פעמים עם 80 מ של אתנול, אחד במשך 12 שעות.</li>
	<li>לאחר הסרת הדוגמית בד, לסנן את האבקה MOF שיורית. לשטוף פעמיים עם 80 מ של DMF, אחד עבור 12 ח' שטיפת 3 פעמים עם 80 מ של אתנול, אחד במשך 12 שעות.</li>
	<li>הפעלת מדגם דורש חימום ב 85 מעלות צלזיוס במשך 6 שעות תחת ואקום, ואחריו חימום ב 110 מעלות צלזיוס במשך 12 שעות תחת ואקום. הערה: ההליך ניתן לעצור כאן. יש לאחסן כל דוגמאות desiccator כדי לשמור על מדגם הפעלה.</li>
</ol>

<ol><li>Furukawa, H., Cordova, K. E., O'Keeffe, M., Yaghi, O. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Chemistry+and+Applications+of+Metal-Organic+Frameworks%5BTitle%5D)+AND+%22Science+%28Washington%2C+DC%2C+U.+S.%29%22%5BJournal%5D)">The Chemistry and Applications of Metal-Organic Frameworks.</a> Science (Washington, DC, U. S.). 341 (6149), 974(2013).</li>
<li>Farha, O. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metal-Organic+Framework+Materials+with+Ultrahigh+Surface+Areas%3A+Is+the+Sky+the+Limit%3F%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">Metal-Organic Framework Materials with Ultrahigh Surface Areas: Is the Sky the Limit?</a> Journal of the American Chemical Society. 134 (36), 15016-15021 (2012).</li>
<li>Bobbitt, N. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metal-organic+frameworks+for+the+removal+of+toxic+industrial+chemicals+and+chemical+warfare+agents%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Society+Reviews%22%5BJournal%5D)">Metal-organic frameworks for the removal of toxic industrial chemicals and chemical warfare agents.</a> Chemical Society Reviews. 46 (11), 3357-3385 (2017).</li>
<li>Prawiec, P., et al. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adem.200500223/abstract">Improved Hydrogen Storage in the Metal-Organic Framework Cu3(BTC)2.</a> Advanced Engineering Materials. 8 (4), 293-296 (2006).</li>
<li>Moon, S. -Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effective%2C+Facile%2C+and+Selective+Hydrolysis+of+the+Chemical+Warfare+Agent+VX+Using+Zr6-Based+Metal-Organic+Frameworks%5BTitle%5D)+AND+%22Inorganic+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Effective, Facile, and Selective Hydrolysis of the Chemical Warfare Agent VX Using Zr6-Based Metal-Organic Frameworks.</a> Inorganic Chemistry. 54 (22), 10829-10833 (2015).</li>
<li>Zhou, H., Kitagawa, S. <a target="_blank" href="http://framergy.com/documents/chemSocRev-0914.pdf">Metal-Organic Frameworks (MOFs).</a> Chemical Society Reviews. 43 (16), 5415-5418 (2014).</li>
<li>Qiu, M., Chen, C., Li, W. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0920586115002485">Rapid controllable synthesis of Al-MIL-96 and its adsorption of nitrogenous VOCs.</a> Catalysis Today. 258, 132-138 (2015).</li>
<li>Abid, H. R., Rada, Z. H., Shang, J., Wang, S. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0277538716302686">Synthesis, characterization, and CO2 adsorption of three metal-organic frameworks (MOFs): MIL-53, MIL-96, and amino-MIL-53.</a> Polyhedron. 120, 103-111 (2016).</li>
<li>Lee, J. S., Jhung, S. H. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1387181109004399">Vapor-phase adsorption of alkylaromatics on aluminum-trimesate MIL-96: An unusual increase of adsorption capacity with temperature.</a> Microporous Mesoporous Materials. 129 (1-2), 274-277 (2010).</li>
<li>Gil-San-Millan, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chemical+Warfare+Agents+Detoxification+Properties+of+Zirconium+Metal-Organic+Frameworks+by+Synergistic+Incorporation+of+Nucleophilic+and+Basic+Sites%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Appl.+Material+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Chemical Warfare Agents Detoxification Properties of Zirconium Metal-Organic Frameworks by Synergistic Incorporation of Nucleophilic and Basic Sites.</a> ACS Appl. Material Interfaces. 9 (28), 23967-23973 (2017).</li>
<li>Peterson, G. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tailoring+the+Pore+Size+and+Functionality+of+UiO-Type+Metal-Organic+Frameworks+for+Optimal+Nerve+Agent+Destruction%5BTitle%5D)+AND+%22Inorganic+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Tailoring the Pore Size and Functionality of UiO-Type Metal-Organic Frameworks for Optimal Nerve Agent Destruction.</a> Inorganic Chemistry. 54 (20), 9684-9686 (2015).</li>
<li>Katz, M. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Exploiting+parameter+space+in+MOFs%3A+a+20-fold+enhancement+of+phosphate-ester+hydrolysis+with+UiO-66-NH2%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Science%22%5BJournal%5D)">Exploiting parameter space in MOFs: a 20-fold enhancement of phosphate-ester hydrolysis with UiO-66-NH2.</a> Chemical Science. 6 (4), 2286-2291 (2015).</li>
<li>Zhao, J., et al. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/admi.201400040/abstract">Highly Adsorptive, MOF-Functionalized Nonwoven Fiber Mats for Hazardous Gas Capture Enabled by Atomic Layer Deposition.</a> Advanced Materials Interface. 1 (4), 1400040(2014).</li>
<li>Peterson, G. W., Lu, A. X., Epps, T. H. III <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tuning+the+Morphology+and+Activity+of+Electrospun+Polystyrene%2F+UiO-66-NH2+Metal-Organic+Framework+Composites+to+Enhance+Chemical+Warfare+Agent+Removal%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Materials+%26+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Tuning the Morphology and Activity of Electrospun Polystyrene/ UiO-66-NH2 Metal-Organic Framework Composites to Enhance Chemical Warfare Agent Removal.</a> ACS Applied Materials & Interfaces. 9 (37), 32248-32254 (2017).</li>
<li>Lee, D. T., Zhao, J., Peterson, G. W., Parsons, G. N. <a target="_blank" href="https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.chemmater.7b00949">Catalytic ' MOF-Cloth ' Formed via Directed Supramolecular Assembly of UiO-66-NH 2 Crystals on Atomic Layer Deposition- Coated Textiles for Rapid Degradation of Chemical Warfare Agent Simulants.</a> Chemistry of Materials. 29 (11), 4894-4903 (2017).</li>
<li>López-maya, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Textile+%2F+Metal+-+Organic-Framework+Composites+as+Self-Detoxifying+Filters+for+Chemical-Warfare+Agents%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+International+Edition%22%5BJournal%5D)">Textile / Metal - Organic-Framework Composites as Self-Detoxifying Filters for Chemical-Warfare Agents.</a> Angewandte Chemie International Edition. 54 (23), 6790-6794 (2015).</li>
<li>Zhao, J., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2015/ta/c4ta05501b">Conformal and highly adsorptive metal-organic framework thin films via layer-by-layer growth on ALD-coated fiber mats.</a> Journal of Materials Chemistry. A. 3 (4), 1458-1464 (2015).</li>
<li>Lemaire, P. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Copper+Benzenetricarboxylate+Metal-Organic+Framework+Nucleation+Mechanisms+on+Metal+Oxide+Powders+and+Thin+Films+formed+by+Atomic+Layer+Deposition%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Materials+%26+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Copper Benzenetricarboxylate Metal-Organic Framework Nucleation Mechanisms on Metal Oxide Powders and Thin Films formed by Atomic Layer Deposition.</a> ACS Applied Materials & Interfaces. 8 (14), 9514-9522 (2016).</li>
<li>Zacher, D., Baunemann, A., Hermes, S., Fischer, R. A. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2007/jm/b703098c">Deposition of microcrystalline [Cu3(btc)2] and [Zn2(bdc)2(dabco)] at alumina and silica surfaces modified with patterned self assembled organic monolayers: evidence of surface selective and oriented growth.</a> Journal of Materials Chemistry. 17 (27), 2785-2792 (2007).</li>
<li>Parsons, G. N., et al. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0010854513001410">Mechanisms and reactions during atomic layer deposition on polymers.</a> Coordination Chemisty Reviews. 257 (23-24), 3323-3331 (2013).</li>
<li>Zhao, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Facile+Conversion+of+Hydroxy+Double+Salts+to+Metal-Organic+Frameworks+Using+Metal+Oxide+Particles+and+Atomic+Layer+Deposition+Thin-Film+Templates%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Soceity%22%5BJournal%5D)">Facile Conversion of Hydroxy Double Salts to Metal-Organic Frameworks Using Metal Oxide Particles and Atomic Layer Deposition Thin-Film Templates.</a> Journal of the American Chemical Soceity. 137 (43), 13756-13759 (2015).</li>
<li>Zhao, J., et al. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201606656/abstract">Ultra-Fast Degradation of Chemical Warfare Agents Using MOF - Nanofiber Kebabs.</a> Angewandte Chemie International Edition. 55 (42), 13224-13228 (2016).</li>
<li>Lee, D., Zhao, J., Oldham, C., Peterson, G., Parsons, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((UiO-66-NH2+Metal%E2%80%93Organic+Framework+%28MOF%29+Nucleation+on+TiO2%2C+ZnO%2C+and+Al2O3+Atomic+Layer+Deposition-Treated+Polymer+Fibers%3A+Role+of+Metal+Oxide+on+MOF+Growth+and+Catalytic+Hydrolysis+of+Chemical+Warfare+Agent+Simulants%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Materials+%26+Interfaces%22%5BJournal%5D)">UiO-66-NH2 Metal–Organic Framework (MOF) Nucleation on TiO2, ZnO, and Al2O3 Atomic Layer Deposition-Treated Polymer Fibers: Role of Metal Oxide on MOF Growth and Catalytic Hydrolysis of Chemical Warfare Agent Simulants.</a> ACS Applied Materials & Interfaces. 9 (51), 44847-44855 (2017).</li>
<li>Spagnola, J. C., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2010/jm/c0jm00355g/">Surface and sub-surface reactions during low temperature aluminium oxide atomic layer deposition on fiber-forming polymers.</a> Journal of Materials Chemistry. 20 (20), 4213-4222 (2010).</li>
<li>Nalwa, H. S. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aNalwa%2C+HS+%22Handbook+of+low+and+high+dielectric+constant+materials+and+their+applications%22">Handbook of low and high dielectric constant materials and their applications</a>. , Academic Press. (1999).</li>
<li>Mcclure, C. D., Oldham, C., Walls, H., Parsons, G. <a target="_blank" href="http://avs.scitation.org/doi/full/10.1116/1.4817718">Large effect of titanium precursor on surface reactivity and mechanical strength of electrospun nanofibers coated with TiO2 by atomic layer deposition.</a> Journal of Vacuum Science and Technology A. 31 (6), 61506(2013).</li>
<li>Johnson, R. W., Hultqvist, A., Bent, S. F. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1369702114001436">A brief review of atomic layer deposition: from fundamentals to applications.</a> Materials Today. 17 (5), 236-246 (2014).</li>
<li>Stassen, I., Vos, D. D. e, Ameloot, R. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/chem.201601921/abstract">Vapor-Phase Deposition and Modification of Metal - Organic Frameworks State-of-the-Art and Future Directions.</a> Chemistry: A European Journal. 22 (41), 14452-14460 (2016).</li>
</ol>

המחברים אין לחשוף.

הציפוי אלד השפעות בחריפות את הדבקות וטעינה של MOF. ראשית, בהתאם לסוג המצע, קודמן אלד, השכבה אלד ניתן טופס של המעטפת החיצונית נפרדים סביב הסיבים או טשטוש לתוך סיבים כדי ליצור מעבר הדרגתי ציפוי תחמוצת מתכת20. הקליפה הקשה נצפתה על מצעים כותנה, ניילון, בעוד השכבות המפזרת יכול להיות שנצפו בפוליפרופילן בתנאים ראויים. שנית, פעפוע לתוך הסיבים יכולים גם להיות נשלט על ידי שינוי את התצהיר טמפרטורה20,24. טמפרטורות גבוהות יותר להגדיל פעפוע של סימנים מק...

מסגרות מתכת-אורגנית הם מבנים גבישיים המורכב אשכול מתכת תגובתי מרכזי גישור על ידי מולקולה אורגנית linkers לספק porosities גדולים ואת פני שטחים. ניתן לעצב מבנה, נקבוביות והפונקציונליות שלהם על-ידי בחירת אשכולות המתאים, linkers, המוביל אל פני שטחים גבוה כ- 7,000 מ'2/gMOF1,2. נקבוביות גבוהה שלהם ואת השטח הפכו Mof ישים diversely ספיחה, הפרדה, זרז הטרוגנית בשדות ועד הפקת אנרגיה חששות סביבתיים תהליכים ביולוגיים1,3, 4,5,6.
Mof רבים הוכיחו מוצלח באופן סלקטיבי adsorbing תרכובות אורגניות נדיפות, גזי חממה או catalytically לבזות כימיקלים שיוכיחו מזיק לבריאות האדם או לסביבה. בפרט, MIL-96 (אי אל) הפגינה כלפי באופן סלקטיבי לספוח חנקני תרכובות אורגניות נדיפות (Voc) בשל הזמינות של אלקטרונים בלתי קושרים חנקן קבוצות לתאם עם חלש לואיס חומצה מלאכותית נוכח אשכולות מתכת7. MIL-96 גם הוכח לספוח גזים כגון CO2, p-קסילן ו- m-קסילן8,9. סלקטיביות ספיחה MOF תלויה בשני חומצת לואיס ביותר של אשכול מתכת, כמו גם גודל הנקבוביות. גודל הנקבוביות MIL-96 עולה עם הטמפרטורה, וכתוצאה מכך יכולת ספיחה מוגברת של trimethylbenzene עם טמפרטורה מוגברת, ומציגה את ההזדמנות של כוונון סלקטיביות ספיחה טמפרטורה9.
MOF השנייה המיקוד כאן, UiO-66-NH2 הוכח catalytically לבזות לוחמה כימית סוכנים (CWAs), simulants. הקבוצה אמין על מקשר מספקת אפקט סינרגיסטי משפילים סוכני העצב, תוך מניעת הסוכן השפלה מוצרים מחייב בלתי הפיך את האשכולות זירקוניום, הרעלת MOF10. UiO-66-NH2 יש catalytically הידרוליזה דימתיל p- nitrophenylphosphate (DMNP) עם מחצית חיים קצר ככל דקות 0.7 בתנאים במאגר, כמעט פי 20 מהר יותר את בסיס MOF UiO-6611,12.
בעוד ספיחה ומאפיינים קטליטי אלה הם מבטיחים, צורת Mof, בעיקר אבקת בתפזורת, הפיזי יכול להיות קשה כדי לשלב פלטפורמות עבור לכידת הגז ולסינון ללא הוספת נפח משמעותי, סתימת נקבוביות או הפחתת MOF גמישות. אפשרות אחרת היא ליצור MOF functionalized בדים. Mof שולב בדים במגוון צורות, כולל electrospinning MOF אבקת/פולימר slurries, תערובות דבק, תרסיס ציפוי, צמיחה solvothermal, syntheses מיקרוגל, הצמיחה שכבה-על שיטת13,14 , 15 , 16 , 17 , 18. אלה, electrospinning, פולימרים דבקים עלולה להביא אתרים חסומים פונקציונלי-MOF כפי שהם נמצאים במארז הפולימר יורדת באופן משמעותי קיבולת ספיחה תגובתיות. בנוסף, רבים של טכניקות אלה להיכשל ליצור ציפויים קונפורמיים על הסיבים בשל קשיים קו ראייה או אדהזיה עני/התגרענות והתלות אלקטרוסטאטיות גרידא. שיטה חלופית היא המעיל הראשון הבד עם תחמוצת מתכת כדי לאפשר את האינטראקציות משטח חזק עם MOF18,19.
אחת השיטות של תחמוצת מתכת התצהיר היא שכבות אטומיות בודדות התצהיר (אלד). אלד היא טכניקה על הפקדת קונפורמיים סרטים רזה, לשליטה על הסקאלה האטומית. התהליך מנצל שתי תגובות חצי להתרחש רק על פני השטח של המצע המיועד. השלב הראשון הוא לקחת מנה מתכת המכיל קודמן, אשר מגיב עם hydroxyls על פני השטח, להשאיר משטח metallated בזמן מגיבים עודף נמחקת כליל מהמערכת. מגיבים השני הוא המכיל חמצן מגיבים, בדרך כלל מים, אשר מגיב עם האתרים מתכת כדי ליצור של תחמוצת מתכת. שוב, עודף מים, כל המוצרים התגובה יוסרו מן המערכת. אלה מינונים מתחלפים וטיהור שיכול לחזור עד עובי הסרט הרצויה מושגת (איור 1). שכבות אטומיות בודדות התצהיר שימושי במיוחד כי אדי בקנה מידה קטן שלב סימנים מקדימים לאפשר קונפורמיים סרטים על כל משטח של סובסטרטים באמצעות טופולוגיית מורכבים, כגון סיבים מחצלות. בנוסף, עבור פולימרים כגון פוליפרופילן, התנאים אלד ניתן להתיר את ציפוי לנטרל לתוך השטח סיבים, מתן עוגן חזק MOF בעתיד צמיחה20.
ציפוי תחמוצת מתכת מאפשרת אתרי התגרענות מוגברת על הסיבים במהלך סינתזה solvothermal המסורתית על-ידי הגדלת קבוצות פונקציונליות, חספוס18,20. הקבוצה שלנו בעבר הראו תחמוצת מתכת אלד בסיס שכבת יעיל עבור UiO-6 X, HKUST-1 ו- syntheses אחרים דרך מסלולים שונים של solvothermal, שכבה אחרי שכבה, המרה מלח הידרוקסי-כפול שיטות13,17, 18,21,22,23. כאן אנחנו מדגימים שני סוגים של סינתזה. החומרים מיליון נוצרות על-ידי המרת הציפוי אלד Al3 2O ישירות אל MOF מאת דיפוזיית מקשר אורגני. מאת השוקע Al2O3 אלד מצופה פוקסיה סיב trimesic תמיסה חומצית, חימום, מפזרת מקשר אורגניים לתוך ציפוי תחמוצת מתכת לטופס MIL-96. התוצאה ציפוי MOF מודבקת בחום, קונפורמית על כל משטח סיבים. הגישה השניה סינתזה קורא UiO-66-NH2 הידרותרמי הסינתזה האופיינית באמצעות סימנים מקדימים מתכת ואורגני, אך מוסיף שטיח סיבים מצופה תחמוצת מתכת שעליו MOF nucleates. עבור שתי הגישות סינתזה, המוצרים המתקבלת מורכבת קונפורמיים סרטים רזה של MOF קריסטלים חריפה דבקה הבד התומכים. במקרה של מיליון-96, אלה ניתן לשלב מסנני ספיחה של Voc או גזי חממה. UiO-66-NH2 בדים אלה ניתן בקלות לשלב ביגוד מגן קל משקל אנשי צבא, המגיבים הראשונים של אזרחים להגנה מתמדת מפני התקפות קוואה.

<table><tbody><tr><td>trimethylaluminum</td><td>Strem Chemicals</td><td>93-1360</td><td></td></tr><tr><td>כור ALD ביתי</td><td>N/A</td><td></td><td></td></tr><tr><td>צילינדר חנקן</td><td>Arc3</td><td>UN1066</td><td></td></tr><tr><td>חומצה טרימזית</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>482749-500G</td><td></td></tr><tr><td>אתנול</td><td>Koptec</td><td>V1001</td><td></td></tr><tr><td>טפלון מרופד אוטוקלאב</td><td>PARR Instrument Company</td><td>4760-1211</td><td></td></tr><tr><td>תנור איזוטמפ</td><td>פישר סיינטיפיק</td><td>F47925</td><td></td></tr><tr><td>זירקוניום (IV) כלוריד</td><td>אלפא Aesar</td><td>12104</td><td></td></tr><tr><td>2-אמינוטרפתלי חומצה</td><td>אקרוס אורגנית</td><td>278031000</td><td></td></tr><tr><td>N,N-דימתילפורממיד</td><td>פישר סיינטיפיק</td><td>D119-4</td><td></td></tr><tr><td>חומצה הידרוכלורית</td><td>פישר סיינטיפיק</td><td>A481-212</td><td></td></tr><tr><td>מחצלות סיבי פוליפרופילן</td><td>N/A</td><td></td><td></td></tr><tr><td>מחצלות סיבי פוליאמיד</td><td>N/A</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

solvothermal סינתזה של מיליון-96 ו uio-66-nh2 בשכבה אטומי שהופקדו תחמוצת מתכת ציפוי על מחצלות סיבים

Solvothermal Synthesis of MIL-96 and UiO-66-NH2 on Atomic Layer Deposited Metal Oxide Coatings on Fiber Mats

מסגרות מתכת-אורגנית (Mof), אשר מכילים תגובתי אשכולות מתכת ו ליגנדים אורגני המאפשר porosities גדולים ועל פני שטחים, הוכיחו יעיל גז ספיחה, הפרדות צבע, זרז. Mof הם מסונתז הנפוץ ביותר כמו אבקת בתפזורת, הדורשות תהליכים נוספים לדבוק אותם מכשירים פונקציונליים ובדים את הסיכון ולהקטין את הקיבולת נקבוביות, ספיחה של אבקה. . הנה, נדגים שיטה של בדים ציפוי הראשון עם תחמוצת מתכת סרטים באמצעות התצהיר שכבות אטומיות בודדות (אלד). תהליך זה יוצר סרטים קונפורמיים של עובי לשליטה על כל סיבים, תוך מתן משטח יותר תגובתי התגרענות MOF. על-ידי השוקע אלד מצופה בד בתמיסה במהלך הסינתזה MOF solvothermal, Mof ליצור ציפוי קונפורמי, היטב מודבקת על הסיבים, וכתוצאה מכך בד MOF-functionalized, ללא חומרים נוספים אדהזיה עלול לחסום את הנקבוביות MOF, אתרים פונקציונלי. כאן נדגים שתי שיטות סינתזה solvothermal. ראשית, אנו יוצרים שכבה MIL-96(Al) על סיבי פוליפרופילן באמצעות תנאים סינתטי להמיר את תחמוצת מתכת MOF. דיפוזיית מקשר אורגניים לתוך הלא-אורגני באמצעות סרטים אורגניים הראשונית בעוביים, מאפשר לנו לקבוע את מידת MOF מעמיסים על הבד. שנית, אנחנו מבצע סינתזה solvothermal של UiO-66-NH2 שבו MOF nucleates תחמוצת מתכת קונפורמיים ציפוי על סיבי פוליאמיד-6 (PA-6), ובכך ייצור אחיד ולא קונפורמית דקה בסרט של MOF על הבד. החומרים וכתוצאה מכך ניתן לשלב ישירות לתוך מסנן התקנים או ביגוד מגן, לחסל את התכונות maladroit של אבקה.

כדי לתאר את החומרים MOF/בד, אנחנו ניסחו שני מונחים הקשורים נמדד שטח. ראשית, המוקרנת השטח, ס מ2המוקרנת, מתייחס לגודל מאקרוסקופית בד דוגמית הצבע כפי שנמדד עם סרגל, כלומר., האזור של המדגם הוא מוקרן צל. פני השטח השנייה של עניין הוא שטח ההימור, שמחושבים על איזותרמה חנקן לקבלו ק' 77 ערכים אלה ניתנות ביחידות של m2/gבד, מ'2/gMOFאו m2/gMOF + בד, המתאים בהתאמה לאזור נמדד או המשוערת הכוללת משטח לגרם מדגם...

מסגרות מתכת-אורגנית יעילים אחסון גז, זרז הטרוגנית, אבל התוצאה שיטות הסינתזה האופיינית אבקות רופף שקשה לשלב חומרים חכמים. נדגים שיטה של הראשון ציפוי בדים עם תחמוצות מתכת אלד, וכתוצאה מכך קונפורמיים הסרטים MOF על הבדים במהלך סינתזה solvothermal.

Solvothermal סינתזה של מיליון-96 ו UiO-66-NH2 בשכבה אטומי שהופקדו תחמוצת מתכת ציפוי על מחצלות סיבים

Metal-organic frameworks (MOFs), which contain reactive metal clusters and organic ligands allowing for large porosities and surface areas, have proven ...

שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח בתחום המסגרות האורגניות המתכתיות כגון אופי גרעין פני השטח והדבקה של MOF. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שהיא מייצרת סרטי MOF על בד במהלך סינתזת ה-MOF במקום לדרוש שלבי עיבוד נוספים כדי להיצמד לסיב. מי שידגים את ההליך יהיה דניס לי, סטודנט לתואר שני מהמעבדה שלי.ראשית, הנח דגימת בד PA-6 בסירת כור. פתח את מד הלחץ של כור ה-ALD והסר את האבזם ממכסה הכור. לאחר מכן, הפעל בקרה ידנית במערכת תצוגת המעבדה.סגור את החנקן המוביל ושסתום השער בכור ALD. לאחר מכן פתח את חנקן האוורור. הכור ייפתח והמכסה ייפול.לאחר הסרת מכסה הכור, טען את דגימת הבד לכור ALD. החזר את מכסה הכור למקומו. ואז פתח את שסתום השער.לאחר מכן, פתח את החנקן הנשא וסגור את האוורור. לאחר מכן כבה את הבקרה הידנית. טען את המתכון לתחמוצת טיטניום על בדים.הגדר את המתכון להפעלה של 300 מחזורים. לאחר מכן, הגדר את בקר זרימת המסה ל-20 רגל מעוקב לדקה ואת טמפרטורת התנור ל-90 מעלות צלזיוס. פתח את השסתום הידני לטיטניום טטרכלוריד ולמים.סגור את מד הלחץ והחלף את האבזם על מכסה הכור. לאחר מכן לחץ על התחל בממשק. בסיום המתכון, פתח את מד הלחץ.הסר את האבזם ממכסה הכור. לאחר מכן הפעל שליטה ידנית במערכת. לאחר מכן, סגור את החנקן הנושא ואת שסתום השער בכור ALD.לאחר מכן פתח את חנקן האוורור. הכור ייפתח והמכסה ייפול. הסר את סירת הדגימה.אטום מחדש את הכור. הוסף 0.0878 גרם חומצה טרימזית לכוס זכוכית של 80 מיליליטר. הוסף לכוס 12 מיליליטר מים ו -12 מיליליטר אתנול.לאחר מכן הוסיפו מוט ערבוב מגנטי לתמיסה וערבבו עד שהחומצה הטרימזית נמסה לחלוטין. לאחר מכן, הניחו את התמיסה בכלי לחץ מרופד טפלון. הוסף לתמיסה פוליפרופילן מקודד תחמוצת אלומיניום שהוכן בעבר והניח את הבד על תומך רשת כך שהוא לא ישכב שטוח על תחתית הכלי.לאחר מכן, אטמו את מיכל הלחץ והכניסו אותו לתנור בחום של 110 מעלות צלזיוס למשך 24 שעות. הוסף 0.08 גרם זירקוניום כלוריד לבקבוקון נצנוץ זכוכית של 20 מיליליטר. הוסף 20 מיליליטר DMF לזירקוניום כלוריד במרווחים של חמש מיליליטר.כסו את הבקבוקון בין מרווחים ואפשרו לאדים להתפזר. לאחר מכן, סוניקציה של הפתרון למשך דקה אחת. הוסף לבקבוקון 0.062 גרם של חומצה 2-אמינוטרפתלית וערבוב מגנטי.מערבבים את התמיסה במשך חמש דקות. לאחר ערבוב מוסיפים לבקבוקון 25 מיקרוליטר מים נטולי יונים. לאחר מכן הוסף לבקבוקון 1.33 מיליליטר של חומצה הידרוכלורית מרוכזת.כעת טבלו את דוגמית הבד המקודדת ALD מטיטניום דו חמצני בתמיסה וכסו את הבקבוקון. לבסוף, הכניסו את הדגימה לתנור בחום של 85 מעלות צלזיוס למשך 24 שעות. מיקרוסקופ אלקטרונים סורק הראה סרטים דקים של גביש MOF קונפורמי על כל הסיבים הדומים לתבנית מרוצפת.כאשר תחמוצת האלומיניום צומצמה, הסרט החל להתפרק עם היווצרות ה-MOF וכתוצאה מכך קידוד טלאים. דגימת פוליפרופילן חשופה נחשפה לתנאי סינתזה של MIL-96, אך XRD לא הראה MOF שניתן לזהות על הסיבים. תמונות חתך חשפו ששכבת הבסיס של תחמוצת האלומיניום בת 500 המחזורים הגיבה לחלוטין בעוד שחלק משכבת הבסיס של תחמוצת האלומיניום נותר עבור דגימות 1,000 ו-2,000 מחזורים.חתכים של פוליפרופילן מקודד ALD של תחמוצת האלומיניום מוצגים כאן. תמונות ספקטרוסקופיה של פיזור אלקטרונים של חתך הרוחב חשפו את ליבת הפוליפרופילן המבוססת על פחמן ובעיקר מעטפת תחמוצת אלומיניום. דפוסי XRD של הבד המקודד MOF התואמים את דפוס ה-PXRD המדומה של MIL-96 מוצגים כאן.לאחר סינתזת MOF סולוותרמית, דפוסי XRD גילו ש-UIO-66-אמין נמצא על הסיבים. תמונות SEM הראו קידודי MOF מתקלפים בדגימות של 50 מעלות צלזיוס, קידודי MOF צפופים בדגימות של 90 מעלות צלזיוס, וקידוד MOF דליל בדגימות של 200 מעלות צלזיוס. דגימת PA-6 לא מקודדת נחשפה לתנאי סינתזה של UIO-66-אמין וכתוצאה מכך קידוד MOF דליל יחסית.לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להבין היטב כיצד לייצר סרטי MOF קונפורמיים על מצעים מקודדים ALD.

solvothermal-synthesis-mil-96-uio-66-nh2-on-atomic-layer-deposited

Research

JoVE Journal

Chemistry

כימיה

"שיטת ציפוי קרמי נשלפת" מוצגת בפורמט ויזואלי לסינתזה של ננו-חלקיקי קרביד וניטריד מתכתיים מוקדמים שאינם מסונטרים ומסתיימים במתכת עם גדלים ומבני גביש ניתנים לכוונון.

סינתזה בתיווך Microemulsion הפוכה של monometallic ובי-המתכתי המוקדם מעבר מתכת קרביד ניטריד חלקיקים

פרוטוקול עבור בודה נקבובי, nanostructured התייצב-yttria-zirconia (YSZ) פיגומים בטמפרטורות בין 1000 ° C ו 1400 ° C מוצג.

ייצור טמפרטורה גבוהה של Nanostructured yttria התייצב-Zirconia (YSZ) פיגומים על ידי<em&gt; באתרו</em&gt; Xerogels בניית תבנית פחמן

גישה פשוטה, הדירים רב-תכליתי לסינתזה של ממברנות מסגרת מתכת-אורגנית polycrystalline intergrown, על מגוון רחב של יאומתו נקבובי ותומך שאינו נקבובי מוצג.

התגבשות electrophoretic של ממברנות זגוגית ביצועים גבוהים מסגרת מתכת-אורגני

. הנה, נדגים שיטה ייחודית, בטמפרטורה נמוכה יחסית, מלח מותכת סינתזה להכנת אחיד תחמוצת מתכת מורכבים לנתן hafnate חלקיקים.

מלח מותכת סינתזה של חלקיקי תחמוצת מתכת מורכבים

השימוש בספקטרוסקופיית FTIR לחקירת מאפייני פני השטח של מוצקים פוליגבישיים מתואר. הכנת כדורי לדוגמה, הפעלת הליכים, אפיון עם מולקולות בדיקה ולימודי מודל של שיתוף2 ספיחה הם דנו.

באתרו FTIR ספקטרוסקופיית ככלי לחקירת גז/אינטראקציה מוצקה: שיתוף משופר מים2 Adsorption ב uio-66 מתכת-אורגני המסגרת

כאן, אנו מדגימים פרוטוקול לסינתזה דו-שלבית של קליפות ליבה חד-גבישיות באמצעות זוג מסגרת מתכתית-אורגנית לא איזוסטרוקטורלית (MOF), HKUST-1 ו-MOF-5, שיש להם סריגי גבישים תואמים היטב.

סינתזה של מסגרות מתכת-אורגניות חד-גבישיות

החלפת ליגנדים פוסט-סינתטיים (PSE) היא כלי רב-תכליתי ורב-עוצמה להתקנת קבוצות פונקציונליות במסגרות מתכת-אורגניות (MOFs). חשיפת MOFs לתמיסות המכילות ליגנדות טריאזול וטטרזולים יכולה לשלב את המויאטים ההטרוציקליים הללו ב-Zr-MOFs באמצעות תהליכי PSE.

סינתזה של מסגרות מתכתיות-אורגניות מבוססות Zr מבוססות טריאזול וטטרזול באמצעות חילופי ליגנדים פוסט-סינתטיים

פרוטוקול לסינתזה ואפיון של חד-שכבות מסגרת מתכתית-אורגנית בהרכבה עצמית מסופק באמצעות גבישי מסגרת מתכת-אורגנית (MOF) מושתלים פולימריים. ההליך מראה כי חלקיקי MOF מושתלים פולימריים ניתנים להרכבה עצמית בממשק אוויר-מים וכתוצאה מכך נוצרים מבנים חד-שכבתיים בנויים היטב, העומדים בפני עצמם, כפי שמעידה הדמיית מיקרוסקופ אלקטרונים סורק.

סינתזה ואפיון של חד-שכבות מסגרת מתכת-אורגנית בהרכבה עצמית באמצעות חלקיקים מצופים פולימר

פרוטוקול זה מפרט את הסינתזה, עטיפת ההמוגלובין ו-PEGylation פני השטח של ננו-חלקיקי UiO-66 הנקבוביים היררכית המיועדים לאספקת חמצן. ההליך משלב הנדסת פגמים עם קונוגציה ביאורתוגונלית מעודדת על ידי עיוות, ליצירת נשאים חדירים ויציבים פיזיולוגית המתאימים ליישומים ביורפואיים.

סינתזה, קיפוזציה של המוגלובין ו-PEGylation ביאורתוגונלית בננו-חלקיקי UiO-66 היררכיים נקבוביים ליישומי אספקת חמצן

במאמר זה נציג את הכנת הידרוג'לים MOF-ג'לטין הנהנים מתכונות הפיכות תרמו-הפיכות של הג'לטין, הקשורות להפרדת פאזה באמצעות קואצרווציה. קומפוזיטים אלו מציגים עומס MOF גבוה, נקבוביות גבוהה והתפלגות מרחבית טובה של חלקיקי MOF בתוך מטריצת הג'לטין.

הכנת הידרוג'לים ממסגרת מתכת-אורגנית-ג'לטין באמצעות קואסרבציה

למד סינתזה סולבותרמית של מסגרות מתכת-אורגניות על מחצלות סיבים באמצעות ציפוי ALD של תחמוצות מתכת. שיטה זו מייצרת סרטי MOF קונפורמיים ישירות במהלך הסינתזה ללא שלבים נוספים.

Solvothermal סינתזה של מיליון-96 ו UiO-66-NH₂ בשכבה אטומי שהופקדו תחמוצת מתכת ציפוי על מחצלות סיבים

גלה סרטונים נוספים