Funzionalizzazione superficiale di Metal-Organic Frameworks per resistenza all'umidità migliorata

Summary

Robusto e funzionale del catecolo rivestimenti sono stati prodotti in un unico passaggio dalla reazione diretta del materiale noto come HKUST con sintetici catecoli in condizioni anaerobiche. Formazione di rivestimento omogeneo che circondano il cristallo intero è attribuita ad attività catalitica biomimetici di dimeri di Cu (II) sulla superficie esterna dei cristalli.

Abstract

Metallo-organico Framework (MOF) sono una classe di materiali porosi inorganici con promettenti proprietà stoccaggio gas e separazione, catalisi e rilevamento. Tuttavia, il problema principale, limitando la loro applicabilità è loro scarsa stabilità in condizioni di umidità. I metodi comuni per superare questo problema comportano la formazione di forti legami metallo-linker utilizzando altamente carica metalli, che è limitata a un numero di strutture, l'introduzione di gruppi alchilici del quadro da modifiche post-sintetiche (PSM) o deposizione chimica da vapore (CVD) per migliorare l'idrofobicità complessiva del quadro. Questi ultimi due provocano solitamente una drastica riduzione della porosità del materiale. Queste strategie non consentono di sfruttare le proprietà di MOF già disponibile ed è indispensabile per trovare nuovi metodi per migliorare la stabilità del MOF in acqua, mantenendo intatte le loro proprietà. Qui, segnaliamo un nuovo metodo per migliorare la stabilità dell'acqua dei cristalli MOF con Cu₂(O₂C)₄ ruote a pala unità, ad esempio HKUST (dove HKUST sta per Hong Kong University of Science & Technology), con i catecoli funzionalizzati con catene alchiliche e fluoro-alchile. Prendendo vantaggio dei siti insaturi di metallo e l'attività catalitica di catecolase-come degli ioni Cu^II , siamo in grado di creare rivestimenti idrorepellenti robusti attraverso l'ossidazione e la successiva polimerizzazione delle unità catecolo sulla superficie della cristalli in condizioni anaerobiche e privo di acqua senza interrompere la struttura sottostante del quadro. Questo approccio non solo offre il materiale con stabilità migliorata dell'acqua ma anche consente di controllare la funzione del rivestimento protettivo, che consente lo sviluppo di rivestimenti funzionali per l'adsorbimento e separazioni di composti organici volatili . Siamo fiduciosi che questo approccio potrebbe essere esteso anche ad altri file MOF instabile con siti aperti in metallo.

Introduction

Quadri di metallo-organici sono una classe di materiali cristallini porosi, costruito da componenti metallici inorganici, in genere denominati edificio secondario unità (SBU), tenuti insieme da politopici leganti organici attraverso legami coordinative. L'auto-assemblaggio di questi SBUs con il linker organico consente la formazione di strutture porose 3D estesi con una superficie molto alta e applicazioni promettenti nel campo della separazione e stoccaggio^1,2, catalisi del gas e ³di rilevamento. Tuttavia, la limitazione principale per la loro applicabilità è loro scarsa stabilità in a....

Protocol

1. Procedura sintetica di hdcat@HKUST

Nota: L'intero processo deve essere eseguito all'interno di un vano portaoggetti al fine di evitare qualsiasi contatto con l'umidità ambientale. Di conseguenza, tutti i reagenti e solventi utilizzati devono essere asciutta e memorizzati nel vano portaoggetti.

1. Portare un flaconcino di vetro aperto da 4 mL, due spatole e una micropipetta da 1 mL in glove-box.
2. Trasferire 50 mg di hdcat nella fiala di vetro.
   Nota: In alcuni casi, una pistola anti-statica può essere necessario per evitare gli effetti indesiderati di elettricità statica.
3. Posizionare 1 mL di cloroformio anidro ....

Results

Tutti i reagenti e i materiali sono stati conservati nel vano portaoggetti e utilizzati come ricevuto senza alcun ulteriore purificazione se non diversamente specificato. L'intero processo avviene in un vano portaoggetti al fine di evitare il contatto con umidità, che potrebbe degradare il materiale non patinato.

Al fine di garantire la riproducibilità durante gli esperimenti, HKUST disponibile in commercio con una granulometria.......

Discussion

Il metodo segnalato in questo lavoro fornisce un approccio semplice ed efficace per la modifica superficiale dei cristalli MOF dalla reazione diretta con sintetici catecoli in condizioni blande indipendentemente la funzionalità della catena. A differenza di approccio convenzionale di produzione di polydopamine-come rivestimenti, questo percorso può essere eseguito in condizioni anaerobiche e anidra e senza alcuna aggiunta di base che poteva compromettere la stabilità del MOF. Metanolo e cloroformio sono stati scelti prim.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Basolite C-300	Sigma-Aldrich	688614	Commercial HKUST
Metanolo anidro (99,8%)	Sigma-Aldrich	322415
Cloroformio anidro (>99%)	Sigma-Aldrich	288306
Mettler Toledo TGA/SDTA 851	Mettler Toledo	Analizzatore termogravimetrico
Agilent Cary 630 FTIR	Agilent		Spettrofotometro FT-IR, modulo ATR
PANalytical X' Pert Pro	PANalytical		Powder XRD Diffrattometer
AUTOSORB-6 apparatus	Quantachrome		Nitrogen Isotherms sono stati effettuati con questa apparecchiatura. L'attivazione dei campioni è stata effettuata sotto vuoto dinamico a 170 °C. Eseguita dal servizio tecnico dell'Universitat d'Alacant.
Sistema di spettrometro fotoelettronico a raggi X K-Alpha	Le analisi termoscientifiche		sono state eseguite presso l'unità di raggi X dell'Universitat d'Alacant
FEI Quanta 650 FEG Microscopio elettronico a scansione	Fisher Scientific		Utilizzato per osservare morfologie e dimensioni di parti