La sintesi mirata di nuove strutture metallo-organiche (MOF) è difficile e la loro scoperta dipende dalla conoscenza e dalla creatività del chimico. I metodi ad alto rendimento consentono di esplorare campi di parametri sintetici complessi in modo rapido ed efficiente, accelerando il processo di ricerca di composti cristallini e identificando tendenze sintetiche e strutturali.
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Articolo metodologico
Scoperta e ottimizzazione della sintesi di composti isoreticolari a base di al(III) fosfonato metallo-organico mediante metodi ad alta produttività
In questo articolo
Sommario
Abstract
I metodi ad alta produttività (HT) sono uno strumento importante per lo screening rapido ed efficiente dei parametri di sintesi e la scoperta di nuovi materiali. Questo manoscritto descrive la sintesi di strutture metallo-organiche (MOF) da soluzione utilizzando un sistema di reattori HT, con conseguente scoperta di vari MOF a base di fosfonati della composizione [Al 2 H 12-x(PMP)3]Cl x∙6H2O (H 4 PMP = N,N '-piperazina bis(acido metilenfosfonico)) perx =4, 6, indicato come Al-CAU-60-xHCl, contenente ioni di alluminio trivalenti. Ciò è stato ottenuto in condizioni di reazione solvotermica esaminando sistematicamente l'impatto del rapporto molare del linker al metallo e il pH della miscela di reazione sulla formazione del prodotto. Il protocollo per l'indagine HT comprende sei fasi: a) pianificazione della sintesi (DOE = progettazione dell'esperimento) all'interno della metodologia HT, b) dosaggio e lavoro con reattori HT sviluppati internamente, c) sintesi solvotermica, d) lavoro di sintesi utilizzando blocchi di filtrazione sviluppati internamente, e) caratterizzazione mediante diffrazione a raggi X della polvere HT e f) valutazione dei dati. La metodologia HT è stata utilizzata per la prima volta per studiare l'influenza dell'acidità sulla formazione del prodotto, portando alla scoperta di Al-CAU-60∙xHCl (x = 4 o 6).
Introduzione
Le strutture metallo-organiche (MOF) sono composti porosi e cristallini le cui strutture sono costituite da nodi contenenti metalli, come ioni metallici o cluster metallo-ossigeno, che sono collegati da molecole organiche (linker)1. Variando i nodi contenenti metalli e il linker, è possibile ottenere una varietà di composti che presentano una vasta gamma di proprietà e quindi hanno potenziali applicazioni in diversi campi1.
La stabilità di un materiale è importante per la sua applicazione 1,2,3. Perta....
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Protocollo
In questo protocollo, viene descritta l'indagine HT dei sistemi chimici per scoprire nuovi materiali cristallini, usando Al-CAU-6029 come esempio.
1. Progettazione dell'esperimento (DOE)
NOTA: Il primo passo consiste nell'impostare un piano di sintesi, che richiede la conoscenza della configurazione del reattore (Figura 2), dei reagenti e dei solventi utilizzati. Questa procedura di pianificazione della sintesi è adattata per eseguire 24 o 48 reazioni nell'ambito di uno specifico programma temperatura-tempo, per il quale vengono utilizzati multi....
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Risultati
I dati PXRD sono illustrati nella Figura 9. Per la prima valutazione, i risultati ottenuti sono collegati ai parametri di sintesi dello spazio dei parametri indagato. L'indagine è stata condotta utilizzando sei diversi rapporti molari del linker al metallo e quattro diversi rapporti molari di NaOH/HCl ad Al3+. Collegando queste informazioni con i dati PXRD ottenuti (Figura 9), si può vedere che prodotti di bassa cristallinità sono stati ottenuti da si.......
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Discussione
A causa della complessità del metodo HT, i singoli passaggi e il metodo stesso sono discussi nelle sezioni seguenti. La prima parte copre le fasi critiche per ogni fase di lavoro del flusso di lavoro HT (Figura 1), le possibili modifiche e le limitazioni della tecnica, ove applicabile. Al termine, viene presentata una discussione generale che include anche il significato del metodo HT rispetto ai metodi esistenti e alle applicazioni future.
Nella prima fase del f.......
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Ringraziamenti
Il lavoro è stato sostenuto dalla Christian-Albrechts-University, dallo Stato dello Schleswig-Holstein e dalla Deutsche Forschungsgemeinschaft (in particolare STO-643/2, STO-643/5 e STO-643/10).
Norbert Stock desidera ringraziare gli studenti B.Sc., M.Sc e dottorandi, nonché i partner di cooperazione che hanno realizzato molti progetti interessanti utilizzando la metodologia high-throughput, in particolare il Prof. Bein della Ludwig-Maximilians-Universität di Monaco, che ha svolto un ruolo importante nello sviluppo dei reattori.
....Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| AlCl3· 6H2O | Grü ssing | N/A | 99% |
| Blocco filtrante per la filtrazione di max. 48 miscele di reazione Realizzato | internamente | N/A Disegni | tecnici nei file supplementari |
| Acido cloridrico | Honeywell 258148 | Conc. 37 %, p.a. | |
| Multiclavi con 24 inserti individuali in teflon | Fatti internamente | N/A | Disegni tecnici nei file supplementari |
| N,N '-piperazina bis(acido metilenfosfonico | Preparato dai colleghi | N/A | H4PMP, Preparato dai colleghi con il metodo riportato da Villemin et al.: D. Villemin, B. Moreau, A. Elbilali, M.-A. Didi, M.'h. Kaid, P.-A. Jaffrè s, Fosforo Zolfo Silicio Relat. Elem. 2010, 185, 2511. |
| Piastra campione per PXRD | Realizzato internamente | N/A Disegni | tecnici nei file supplementari |
| Idrossido di sodio | Grü ssing | N/A | 99% |
| Stoe Stadi P Combi | STOE | Stadi P Combi | Cu-Kα 1 radiazione (λ = 1,5406 Å); geometria della trasmissione; MYTHEN2 rivelatore 1K; angolo di apertura 18°; curvo monocromatore; xy-table |
| Forno a convezione | Memmert | UFP400 |
Riferimenti
- Kaskel, S. The Chemistry of Metal-Organic Frameworks: Synthesis, Characterization, and Applications. , Wiley-VCH. Weinheim. (2016).
- Ding, M., Cai, X., Jiang, H. -L. Improving MOF stability: approaches and applications. Chemical Science. 10 (44), 10209-10230 (2019).....
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Ristampe e permessi
