Name: ミル-96、UiO-66-NH2原子層のソルボサーマル合成繊維のマット上金属酸化皮膜に堆積 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-06-13T14:45:00.000+00:00
Duration: 6 min
Description: 学ぶ金属有機構造体の繊維上ソルボサーマル合成法。ALD金属酸化物被覆により工程を簡略化し、MIL-96やUiO-66-NH₂などの適合性薄膜を直接形成する技術を習得できます。

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著者は、RTI インターナショナル、米国陸軍ナティック兵士 RD & E センター、エッジウッド化学と生物センターで彼らの共作者をありがとうございます。彼らはまた彼らの資金源、防衛脅威の減少代理店を感謝します。

1 Al2O3繊維マットの上の原子層堆積法 (ALD)
<ol><li>原子炉ボート (薄い、剛性、金属メッシュ ホルダー) に 2.54 x 2.54 cm2ポリプロピレンの生地サンプルを配置します。原子炉の模式図を図 2に示します。</li>
	<li>圧力計を開きます。原子炉キャップから留め金を削除します。LabView システムで手動制御をオンにします。ALD リアクターのキャリア窒素およびゲート バルブを閉じます。ベント窒素を開きます。</li>
	<li>原子炉キャップを除去した後に、ALD リアクターに生地サンプルを読み込みます。原子炉のキャップを交換し、ゲート弁を開きます。口を閉じて、キャリア窒素を開きます。手動制御をオフにします。</li>
	<li>Al2O3生地のレシピをロードします。レシピが 1.2 ポリプロピオネート (TMA) 線量の代わりに s、30 s 乾燥窒素続いてパージまたは 1 のための水の線量 60 s 乾燥窒素続いて s パージします。レシピ 1000 サイクルを実行するを設定します。</li>
	<li>20 cfm と炉内温度 90 ° c (84 ° C 炉インターフェイス上) にマスフロー コント ローラーを設定します。</li>
	<li>TMA と水に手動バルブを開きます。圧力計を閉じます。原子炉キャップ留め金を交換してください。インターフェイスの開始を押します。</li>
	<li>レシピを修了すると、圧力ゲージを開きます。原子炉キャップから留め金を削除します。システムの手動制御をオンに。ALD リアクターのキャリア窒素およびゲート バルブを閉じます。ベント窒素を開きます。</li>
	<li>原子炉のキャップとサンプルのボートを削除します。原子炉を再シールします。 注: 手順はこの時点で一時停止可能性があります。</li>
</ol>2 ポリアミド 6 (PA 6) 繊維のマットの TiO2の原子層堆積法 (ALD)
<ol><li>原子炉ボート (薄い、剛性、金属メッシュ ホルダー) に 2.54 x 2.54 cm2 PA 6 の生地のサンプルを置きます。</li>
	<li>圧力計を開きます。原子炉キャップから留め金を削除します。LabView システムで手動制御をオンにします。ALD リアクターのキャリア窒素およびゲート バルブを閉じます。ベント窒素を開きます。</li>
	<li>原子炉キャップを除去した後に、ALD リアクターに生地サンプルを読み込みます。原子炉のキャップを交換し、ゲート弁を開きます。口を閉じて、キャリア窒素を開きます。手動制御をオフにします。</li>
	<li>生地の TiO2のレシピをロードします。レシピは TiCl4 1 線量の代わりに s、続いて 40 s 乾燥窒素パージまたは線量の 1 のための水 s 60 s 乾燥窒素続いてパージします。レシピ 300 サイクルを実行するを設定します。</li>
	<li>20 cfm と炉内温度 90 ° c (84 ° C 炉インターフェイス上) にマスフロー コント ローラーを設定します。</li>
	<li>TiCl4と水に手動バルブを開きます。圧力計を閉じます。原子炉キャップ留め金を交換してください。インターフェイスの開始を押します。</li>
	<li>レシピを修了すると、圧力ゲージを開きます。原子炉キャップから留め金を削除します。システムの手動制御をオンに。ALD リアクターのキャリア窒素およびゲート バルブを閉じます。ベント窒素を開きます。</li>
	<li>原子炉のキャップとサンプルのボートを削除します。原子炉を再シールします。 注: 手順はこの時点で一時停止可能性があります。</li>
</ol>3 ミル 96 のソルボサーマル合成
<ol><li>ガラス、80 mL のビーカーに H3BTC の 0.0878 g を追加します。</li>
	<li>H2O の 12 mL とエタノールの 12 mL をビーカーに追加します。</li>
	<li>10 分の磁気または H3BTC は完全に溶解するまで攪拌します。</li>
	<li>ライニング テフロン加圧容器にソリューションを配置します。</li>
	<li>Al2O3コーティング ソリューションにポリプロピレンと容器の底をフラットに入らないのでメッシュ サポートの生地を支える追加します。</li>
	<li>圧力容器を密封し、110 ° C で 24 時間の炉。</li>
	<li>クールにサンプルを可能にした後ビーカーにメッシュ バスケットに生地サンプルを配置します。エタノールは、12 時間ごとに 2 回洗います。</li>
	<li>サンプルの活性化は、真空下で 6 時間 85 ° C で加熱を必要とする真空下で 12 h 110 ° C で加熱が続きます。 注: 手順をここで停止できます。すべてのサンプルは、サンプル活性化を維持するために乾燥器で格納する必要があります。</li>
</ol>4. UiO-66-NH2のソルボサーマル合成
<ol><li>20 mL バイアル シンチレーションに ZrCl4 0.08 g を追加します。</li>
	<li>N, N-ジメチルホルムアミド (DMF) を 5 mL ずつ ZrCl4に 20 mL を追加します。単位間にバイアルのキャップし、放散するガスを許可します。</li>
	<li>1 分のためのソリューションを超音波照射します。</li>
	<li>、バイアルに 2 aminoterephthalic 酸 0.062 g を追加し、磁気攪拌 5 分のためのソリューション。</li>
	<li>バイアルに 25 μ L の脱イオン水を追加します。</li>
	<li>バイアルに 1.33 の mL の濃塩酸を追加します。</li>
	<li>ソリューションの TiO2 ALD コーティング生地見本が水没し、バイアルのキャップします。</li>
	<li>24 h 85 ° c の炉にサンプルを配置します。</li>
	<li>クールにサンプルを可能にした後ビーカーにメッシュ バスケットに生地サンプルを配置します。DMF、12 h. 洗浄 12 h ごとのエタノールの 80 mL で 3 回ごとの 80 mL で 2 回洗浄します。</li>
	<li>生地見本を削除した後に、残留の MOF 粉をフィルター処理します。DMF、12 h. 洗浄 12 h ごとのエタノールの 80 mL で 3 回ごとの 80 mL で 2 回洗浄します。</li>
	<li>サンプルの活性化は、真空下で 6 時間 85 ° C で加熱を必要とする真空下で 12 h 110 ° C で加熱が続きます。 注: 手順をここで停止できます。すべてのサンプルは、サンプル活性化を維持するために乾燥器で格納する必要があります。</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>
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<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>
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<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>
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<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>
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<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>
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<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>

著者が明らかに何もありません。

ALD コーティングは、接着と MOF の読み込みに強く影響します。まず、基板と ALD 前駆体の種類に応じて ALD レイヤー、線維の周りの外殻を形成したり、金属酸化物コーティング20への緩やかな移行を作成する繊維に拡散します。適切な条件下におけるポリプロピレンの拡散層を観察できる間、綿とナイロンの基板上にハード シェルを観察されています。第二に、光ファイバーに拡散蒸着温度20,24を変えることによって制御できます。高い温度は、光ファイバーに ALD 前駆体の拡散を増加します。最後に、金属酸化物コーティングは、外側のコーティングを形成し、機能グループと18,20を核に MOF の表面粗さ増加を提供する拡散後十分な厚さである必要があります。シリコンウェハーが ALD 成長を監視し、膜厚を推定する使用された、QCM 結晶にスピン コーティング ポリマー フィル...

金属有機性フレームワークは、大きな気孔率と表面積を提供する有機分子リンカーによって架橋反応性金属クラスター中心から成る結晶構造です。その構造、気孔率、および機能は、リンカー、7,000 m2/gMOF1,2の高表面積につながる適切なクラスターを選択して設計できます。彼らの高い空隙率と表面積をした Mof まちまち適用、吸着、分離、触媒エネルギー生産から生物学的プロセス1,3、環境問題まで幅広い分野で 4,5,6。
多数の Mof 揮発性有機化合物と温室効果ガスを選択的に吸着または人間の健康や環境に有害証明するかもしれない化学物質を触媒劣化に成功を収めています。特に、弱いルイス酸のアルを金属クラスター7に存在と調整する窒素グループで孤立電子対の電子の可用性のため窒素揮発性有機化合物 (Voc) を選択的に吸着するミル-96 (Al) を示しています。ミル-96 は、CO2、 pなどのガスを吸着する示されている-キシレンとm-キシレン8,9。MOF 吸着選択性、気孔のサイズと同様、金属クラスターの両方ルイス酸に依存します。ミル 96 の細孔径は、温度上昇とトリメチル ベンゼン暴露の吸着量の増加容量内の温度とともに増加して吸着温度9選択性をチューニングの機会を提示します。
ここでの焦点の 2 番目の MOF、UiO-66-NH2触媒化学兵器剤 (CWAs) と模造を低下するのに示されています。リンカーのアミン グループは、ジルコニウム クラスターに不可逆的に結合し、MOF10の中毒から劣化品を防止しながら神経剤を分解で相乗効果を提供します。UiO-66-NH2が触媒加水分解ジメチルpnitrophenylphosphate (DMNP) 最短でバッファーに格納された状態で 0.7 分の半減期で約 20 倍、基本 MOF UiO-6611,12よりも速く。
Mof は、主にバルク粉の物理的な形が MOF の大きなバルクを追加、目詰まり毛穴、減らしたりせずガス回収、ろ過のためのプラットフォームに組み込むことは困難することができますこれらの吸着と触媒特性は有望なのですが、柔軟性。代わりに、修飾 MOF 生地を作成します。Mof は、スプレー コーティング、ソルボサーマル成長、マイクロ波合成と層によって成長方法13,14エレクトロスピニング MOF パウダー/ポリマー スラリー、接着剤のミックスを含む無数の方法で生地に組み込まれています。,15,16,17,18. これらのエレクトロスピニングと高分子接着剤、MOF の機能的なサイトをブロックと、ため有意に吸着・反応性ポリマーでカプセル化します。さらに、これらの技術の多くは視界困難または貧しい接着/発生・純粋静電相互作用依存による繊維にコーティングを作成する失敗します。MOF18,19表面相互作用より強いために金属酸化物の生地の最初のコートする代替方法です。
金属酸化物成膜方法の 1 つは、原子層堆積法 (ALD) です。ALD は、等角の薄膜、原子スケールに制御の手法です。プロセスは 2 つを利用してコーティングする基板の表面にのみ半分の反応。最初の手順は、線量の過剰反応がシステムから削除される間、金属表面を残して表面の水酸基と反応する、前兆を含む金属です。第二の反応は酸素を含む反応、通常金属酸化物を形成する金属のサイトと反応する水です。もう一度、水を過剰し、の反応生成物がシステムから削除されます。これらの交互投与量とパージは、必要な膜厚が得られるまで繰り返すことができます (図 1)。原子層堆積法は、小規模蒸気相前駆体繊維のマットなど、複雑なトポロジを有する基板のすべての面に等角のフィルムを可能にするために特に役立ちます。また、ポリプロピレンなどの高分子、ALD の条件は将来 MOF 成長20の強力なアンカーを提供する繊維表面に拡散して塗装できます。
金属酸化物コーティングにより繊維の高められた核生成サイト伝統的なソルボサーマル合成中に官能基と粗さ18,20増加します。私たちのグループ以前を示している ALD 金属酸化物ベース層 UiO 6 X、HKUST-1、ソルボサーマル層によって、ヒドロキシ二重塩変換方法13,17、さまざまな経路を通じて他の合成に効果的 18,21,22,23。ここで我々 は 2 つの合成タイプを示します。ミル材料は、MOF に直接有機リンカーの拡散による Al2O3 ALD コーティングを変換することによって形成されます。Al2O の3 ALD コーティング繊維マット trimesic 酸溶液で加熱、水没によってフォーム ミル 96 に金属酸化物コーティングに有機リンカーを拡散させます。これは、結果、すべての繊維の表面に強く付着、等角の MOF コーティング。2 番目の合成方法、金属、有機前駆体を使用して典型的な UiO-66-NH2水熱合成ですが MOF は nucleates を金属酸化物被覆繊維マットを追加します。両方の合成方法の結果の製品から成る MOF の等角薄膜結晶は強く支持の生地に付着します。ミル-96 の場合これらは、無揮発性有機化合物や温室効果ガスの吸着のためのフィルターに組み込むことができます。UiO-66-NH2これらの生地は簡単に軍人、最初のレスポンダーと CWA 攻撃連続防衛の一般市民のために軽量防護服に組み込むことができます。

<table><tbody><tr><td>トリメチルアルミニウム</td><td>Stremの化学薬品</td><td>93-1360</td><td></td></tr><tr><td>自作のALDのリアクター</td><td>N/A</td><td></td><td></td></tr><tr><td>の窒素</td><td>シリンダーArc3</td><td>UN1066</td><td></td></tr><tr><td>の三量物酸</td><td>ΣAldrich</td><td>482749-500G</td><td></td></tr><tr><td>のエタノール</td><td>Koptec</td><td>V1001</td><td></td></tr><tr><td>のテフロンはオートクレーブを並べ</td>た <td>PARRの器械の会社</td><td>4760-1211</td><td></td></tr><tr><td>isotemp furnace</td><td>Fisher Scientific</td><td>F47925</td><td></td></tr><tr><td>塩化ジルコニウム(IV)</td><td>Alfa Aesar</td><td>12104</td><td></td></tr><tr><td>2-アミノテレフタル酸</td><td>Acros Organics 278031000</td><td></td><td></td></tr><tr><td>N,N-ジメチルホルムアミド</td><td>Fisher Scientific</td><td>D119-4</td><td></td></tr><tr><td>塩酸</td><td>Fisher Scientific</td><td>A481-212</td><td></td></tr><tr><td>ポリプロピレン繊維マット</td><td>N/A</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ポリアミド繊維マット</td><td>N/A</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

ミル-96、uio-66-nh2原子層のソルボサーマル合成繊維のマット上金属酸化皮膜に堆積

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

反応性金属クラスターと大きな気孔率と表面積を可能にする有機配位子を含んだ有機金属フレームワーク (Mof) は、ガス吸着、分離、触媒作用で効果的な実証されています。Mof は、粉体の気孔率および吸着能力の低下リスク機能デバイスとファブリックをそれらを遵守する追加のプロセスを必要とするバルク粉末として最も一般的合成されます。ここでは、金属酸化物薄膜の原子層堆積法 (ALD) を使用して、最初のコーティング生地のメソッドを示します。このプロセスは、MOF 核形成反応表面を提供しながら各繊維に制御可能な厚さの等角のフィルムを作成します。ソルボサーマル MOF の合成時に、ソリューションに ALD コーティング生地を水没によって、Mof 作成共、よく付着コーティング繊維の MOF 毛穴をブロック可能性があります追加付着物なしの MOF 機能ファブリックの結果と機能的なサイト。ここで 2 つのソルボサーマル合成法を示す.最初に、金属酸化物を MOF に変換する合成の条件を用いたポリプロピレン繊維の MIL-96(Al) 層を形成します。さまざまな厚みの初期の無機膜を使用して、無機に有機リンカーの拡散により、MOF の範囲を制御するファブリック上の読み込み。第二に、ポリアミド 6 (PA 6) 繊維にコーティング、それにより生地に MOF の制服と共形薄膜フィルムの生産の等角の金属の酸化物の UiO-66-NH2 MOF は nucleates、ソルボサーマル合成を実行します。得られた材料はフィルター デバイスや防護服に直接組み込むことが、ルース パウダーの不器用の資質を排除します。

MOF/生地材料を記述するには、測定の表面領域に関連する 2 つの条件の輪郭を描きます。最初、投影面積、cm2投影、つまり定規で測るように生地見本の巨視的サイズを指します。、サンプルのシャドウを投影します。関心の 2 番目の面積は 77 K で得られる窒素等温線から計算した比表面積です。これらの値は、単位を m2/g生地m2/gMOF、または m2/gMOF + ファブリックMOF の前に生地のサンプルの 1 グラムあたり測定値あるいは推定総サーフェス面積にそれぞれ対応します。読み込み、自体は、MOF または MOF をロードした後の生地。ALD コーティング生地および MIL-96 コーティング生地は、0.05 から 0.3 の分圧範囲から表面積を求めた。UiO-66-NH2を含むサンプルの表面積を算出した 0.02 0.08 にザクの存在のための部分的な圧...

金属有機性フレームワークは、スマート材料を組み込むことは困難の緩い粉末で典型的な合成方法の結果、触媒、ガス貯蔵に効果的です。ソルボサーマル合成時に生地の MOF の等角のフィルムに終って ALD 金属酸化物でコーティング生地を最初のメソッドを紹介します。

ミル-96、UiO-66-NH2原子層のソルボサーマル合成繊維のマット上金属酸化皮膜に堆積

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

この方法は、表面核形成の性質やMOF接着など、金属有機フレームワークの分野における重要な質問に答えるのに役立ちます。この技術の主な利点は、MOFを繊維に接着するための追加の処理ステップを必要とせずに、MOF合成中に布上にMOFフィルムを製造できることです。その手順を実演するのは、私の研究室の大学院生であるDennis Leeです。まず、PA-6ファブリックサンプルをリアクターボートに入れます。ALDリアクターの圧力計を開き、リアクターキャップから留め金を取り外します。次に、ラボビューシステムで手動制御をオンにします。ALDリアクターのキャリア窒素とゲートバルブを閉じます。次に、ベント窒素を開きます。原子炉が開き、キャップが脱落します。リアクターキャップを取り外した後、布地サンプルをALDリアクターにロードします。リアクターキャップを交換してください。次に、ゲートバルブを開きます。これに続いて、キャリア窒素を開き、ベントを閉じます。次に、手動制御をオフにします。酸化チタンのレシピを布地にロードします。レシピを 300 サイクル実行するように設定します。次に、マスフローコントローラーを毎分20立方フィートに設定し、炉の温度を摂氏90度に設定します。手動バルブを四塩化チタンと水に開きます。圧力計を閉じ、リアクターキャップの留め金を元に戻します。次に、インターフェイスで[スタート]を押します。レシピが完了したら、圧力計を開きます。リアクターキャップから留め金を取り外します。次に、システムで手動制御をオンにします。その後、ALDリアクターのキャリア窒素とゲートバルブを閉じます。次に、ベント窒素を開きます。原子炉が開き、キャップが脱落します。サンプルボートを取り外します。リアクターを再度シールします。0.0878ミリリットルのガラスビーカーに80グラムのトリメジン酸を加えます。ビーカーに12ミリリットルの水と12ミリリットルのエタノールを加えます。次に、マグネティックスターバーを溶液に加え、トリメジン酸が完全に溶解するまで攪拌します。次に、溶液をテフロンで裏打ちされた圧力容器に入れます。事前に調製した酸化アルミニウムコードポリプロピレンを溶液に加え、メッシュサポートに布を支えて、容器の底に平らにならないようにします。その後、圧力容器を密閉し、摂氏110度の炉に24時間置きます。0.08ミリリットルのガラスシンチレーションバイアルに塩化ジルコニウムを20グラム加えます。塩化ジルコニウムに20ミリリットルのDMFを5ミリリットル刻みで加えます。バイアルを増分間でキャップし、煙が放散されるのを待ちます。次に、溶液を1分間超音波処理します。0.062グラムの2-アミノテレフタル酸とマグネティックスターをバイアルに加えます。溶液を5分間攪拌します。攪拌後、バイアルに25マイクロリットルの脱イオン水を加えます。次に、1.33ミリリットルの濃塩酸をバイアルに加えます。次に、二酸化チタンのALDコード化された布見本を溶液に浸し、バイアルにキャップをします。最後に、サンプルを摂氏85度の炉に24時間置きます。走査型電子顕微鏡は、丸石のパターンに似たすべての繊維上のコンフォーマルMOF結晶薄膜を示しました。酸化アルミニウムが還元されると、MOFが形成されるにつれて膜がバラバラになり始め、パッチ状のコーディングが発生しました。裸のポリプロピレンサンプルをMIL-96合成条件に曝露しましたが、XRDではファイバー上に検出可能なMOFは示されませんでした。断面画像は、500サイクルの酸化アルミニウムベース層が完全に反応したことを明らかにしましたが、酸化アルミニウムベース層の一部は1, 000および2, 000サイクルのサンプルに残っていました。ここには、酸化アルミニウムのALDコード化ポリプロピレンの断面を示します。断面の電子分散分光法画像は、炭素ベースのポリプロピレンコアと主に酸化アルミニウムシェルを明らかにしました。MIL-96 のシミュレートされた PXRD パターンと一致する MOF コード化されたファブリックの XRD パターンを次に示します。ソルボサーマルMOF合成後、XRDパターンにより、繊維上にUIO-66-アミンが存在することが明らかになりました。SEM画像は、摂氏50度のサンプルで薄片状のMOFコーディング、摂氏90度のサンプルで密なMOFコーディング、摂氏200度のサンプルでまばらなMOFコーディングを示しました。コードされていないPA-6サンプルをUIO-66-アミン合成条件に曝露した結果、MOFコードが比較的まばらになりました。このビデオを見れば、ALDコード基板上にコンフォーマルMOF膜を作製する方法を十分に理解できるはずです。

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Research

JoVE Journal

Chemistry

化学

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高分子被覆粒子を用いた自己組織化有機金属フレームワーク単分子膜の合成と評価

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酸素供給用途における階層的多孔質UiO-66ナノ粒子における合成、ヘモグロビン封装および双直交PEG化

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金属有機骨格-ゼラチンハイドロゲルの補正化による調製

学ぶ金属有機構造体の繊維上ソルボサーマル合成法。ALD金属酸化物被覆により工程を簡略化し、MIL-96やUiO-66-NH₂などの適合性薄膜を直接形成する技術を習得できます。

ミル-96、UiO-66-NH₂原子層のソルボサーマル合成繊維のマット上金属酸化皮膜に堆積

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