Name: 金属有機性フレームワークの耐湿性を向上のための表面機能化 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-09-05T15:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 12 s
Description: 学ぶ金属有機性フレームワークの表面機能化による耐湿性向上法。カテコールコーティングを用いてHKUSTの水安定性を高め、多孔性を維持しながら表面特性を制御する革新的な材料科学技術です。

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この作品は、EU によって支えられた (ERC Stg 化学-fs-MOF 445 714122)、スペイン語 MINECO (単位の卓越した MDM-2015-0538) とジャナラリター バレンシアナ 447 (グラント GV/2016/137)。C. M. G.j. c. g.Ramón y カハール親睦と FPI 奨学金 449 (CTQ2014 59209 P) をそれぞれスペイン語 448 MINECO をありがちましょう。N.M.P. のおかげで政権デ 450 員 P10-fqm ホ-6050 のアンダルシア。とりこぼし、451 D.R.M. 452 によって提供される財務サポートに感謝していますプロジェクト MAT2015 70615-スペイン政府フェダーイン ・資金によって 453 から R。ICN2 が資金を提供セルサ プログラム/ジャナラリター ・ デ ・ カタルーニャ スペイン経済省、産業競争力のセベロ ・ オチョアのプログラムでサポートされていると (MINECO、no を与えます。SEV-2013-0295)。

1。Hdcat@HKUST の合成手順
注: 全体のプロセスは、周囲の水分との接触を避けるためにグローブ ボックス内で実行する必要があります。したがって、乾燥し、グローブ ボックスに格納されている、すべての試薬および溶媒を使用なければなりません。
<ol><li>グローブ ボックスに開く 4 mL バイアル、2 つのへら、1 mL ピペットをもたらします。</li>
	<li>ガラスの瓶に hdcat の 50 mg を転送します。 注: 場合によっては、帯電防止銃必要があります静電気の望ましくない効果を避けるために。</li>
	<li>Hdcat を含むガラスの瓶に無水クロロホルム 1 mL を配置します。 注: すべての hdcat は室温で完全溶解できるが、バイアルは、次の手順でオーブンに置かれたとき、それは非常に急速に溶解します。</li>
	<li>Hdcat を含むクロロホルム溶液中 HKUST の 10 mg を置き、バイアルをしっかりシールします。</li>
	<li>グローブ ボックスのバイアルと HKUST のソリューションを均質化するため、数秒間クロロホルム hdcat 懸濁液の超音波。 注: O2反応メディアでの紹介は結晶15の表面ではなくソリューションにカテコール単位の重合を運転できるように、周囲の空気にバイアルの内容にさらさないでください。</li>
	<li>一晩で 70 ° C のオーブンでバイアルの場所。バイアルは反応中にクロロホルムの蒸発を避けるために密閉を確認 (沸点 (CHCl3) = 61.2 ° C)。 注: 場合によっては、スクリュー キャップを取り巻くテフロン ストリップ有用かもしれない。このプロトコルは、70 ° C に予熱したオーブンを必要とします。アモルファス製品はそうでなければ得ることができたと、温度は 70 ° C 以上しないでください。</li>
</ol>2。Hdcat@HKUST の洗浄方法
<ol><li>70 ° C で一晩後オーブンからバイアルを取るし、15 mL 遠心管と一緒にグローブ ボックスにそれを転送します。</li>
	<li>新鮮な無水クロロホルムを使用してグローブ ボックス内の遠心管に、バイアルの内容を転送します。</li>
	<li>遠心分離 (3354 × g, 1 分) で被覆材料 hdcat@HKUST を区切ります。遠心分離機管の材料を遠心分離するために、グローブ ボックスから取られる必要がありますが上限ですしっかりとしていることを確認します。</li>
	<li>遠心分離後グローブ ボックスで急速に遠心管を紹介します。</li>
	<li>スポイトを使用して慎重に上澄みを抽出し、クリーン 40 mL ガラス瓶で保存します。</li>
	<li>結晶の表面に接続されていない可能な重合カテコール ユニットを削除するために 3 ml の無水四塩化3のコーティング材料を中断します。</li>
	<li>2.3 2.6 の手順を 3 回繰り返します。</li>
	<li>3 mL の無水メタノールにコーティング材料を中断します。</li>
	<li>2.3 2.6 の手順を 3 回繰り返すが、未反応の hdcat 分子を除去するために無水メタノールを使用しています。 注: 捨ててはいけない hdcat ソリューションとして製品をグローブ ボックスでソリューションの遅い蒸発によって回復、再利用することができます。</li>
	<li>無水メタノールと待機を使用してコーティングの固体は、バイアルの下部に落ち着くまでバイアル洗浄 hdcat@HKUST に転送します。</li>
	<li>上清を取り出して、グローブ ボックスに室温で乾燥粉末をしましょう。</li>
</ol>3。Fdcat@HKUST の合成手順
注: 全体のプロセスは、周囲の水分との接触を避けるためにグローブ ボックス内で実行する必要があります。したがって、乾燥し、グローブ ボックスに格納されている、すべての試薬および溶媒を使用なければなりません。
<ol><li>グローブ ボックスに開く 4 mL バイアル、2 つのへら、1 mL ピペットを紹介します。</li>
	<li>ガラスの瓶の中には、fdcat 50 mg を置きます。 注: 場合によっては、帯電防止銃必要があります静電気の望ましくない効果を避けるために。</li>
	<li>Fdcat を含むガラスの瓶に無水クロロホルム 1 mL を配置します。 注: すべての fdcat は、室温で完全溶解できるが、バイアルは、次の手順でオーブンに置かれたとき、それは非常に急速に溶解します。</li>
	<li>Fdcat を含むクロロホルム溶液中 HKUST の 10 mg を置き、バイアルをしっかりシールします。</li>
	<li>グローブ ボックスのバイアルと HKUST のソリューションを均質化するため、数秒間クロロホルム fdcat 懸濁液の超音波。 注:15結晶の表面ではなくソリューションに、O2反応メディアでの紹介はカテコール単位の重合を運転できるよう、いずれにせよ周囲の空気にバイアルの内容が公開されません。</li>
	<li>一晩で 70 ° C のオーブンでバイアルの場所。バイアルは反応中にクロロホルムの蒸発を避けるために密閉を確認 (沸点 (CHCl3) = 61.2 ° C)。 注: 場合によっては、スクリュー キャップを取り巻くテフロン ストリップ有用かもしれない。このプロトコルは、70 ° C に予熱したオーブンを必要とします。アモルファス製品はそうでなければ得ることができたと、温度は 70 ° C 以上しないでください。</li>
</ol>4. 洗浄 fdcat@HKUST の手順
<ol><li>70 ° C で一晩後オーブンからバイアルを取るし、15 mL 遠心管と一緒にグローブ ボックスにそれを転送します。</li>
	<li>新鮮な無水クロロホルムを使用してグローブ ボックス内の遠心管に、バイアルの内容を転送します。</li>
	<li>遠心分離 (3354 × g, 1 分) で被覆材料 fdcat@HKUST を区切ります。遠心分離機管の材料を遠心分離するために、グローブ ボックスから取られる必要がありますが上限ですしっかりとしていることを確認します。</li>
	<li>遠心分離後、グローブ ボックスに急速に遠心管を紹介します。</li>
	<li>スポイトを使用して慎重に上澄みを抽出し、クリーン 40 mL ガラス瓶で保存します。</li>
	<li>結晶の表面に接続されていない可能な重合カテコール ユニットを削除するために 3 ml の無水四塩化3のコーティング材料を中断します。</li>
	<li>4.3 4.6 の手順を 3 回繰り返します。</li>
	<li>3 mL の無水メタノールにコーティング材料を中断します。</li>
	<li>4.3 4.6 の手順を 3 回繰り返すが、未反応の fdcat 分子を除去するために無水メタノールを使用しています。 注: 捨ててはいけない fdcat ソリューションとして製品をグローブ ボックスでソリューションの遅い蒸発によって回復、再利用することができます。</li>
	<li>無水メタノールと待機を使用してコーティングの固体は、バイアルの下部に落ち着くまでバイアル洗浄 fdcat@HKUST に転送します。</li>
	<li>上清を取り出して、グローブ ボックスに室温で乾燥粉末をしましょう。</li>
</ol>

<ol><li>Banerjee, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metal-organic+framework+with+optimally+selective+xenon+adsorption+and+separation%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Metal-organic framework with optimally selective xenon adsorption and separation.</a> Nature Communications. 7, (2016).</li>
<li>Elsaidi, S. K., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2015/cc/c5cc06577a#!divAbstract">Hydrophobic pillared square grids for selective removal of CO 2from simulated flue gas.</a> Chemical Communications. 51 (85), 15530-15533 (2015).</li>
<li>Furukawa, H., Cordova, K. E., O'Keeffe, M., Yaghi, O. M. The chemistry and applications of metal-organic frameworks. <a target="_blank" href="http://science.sciencemag.org/content/341/6149/1230444">Science</a>. 341 (6149), New York, N.Y. 1230444(2013).</li>
<li>Howarth, A. J., et al. <a target="_blank" href="https://www.nature.com/articles/natrevmats201518">Chemical, thermal and mechanical stabilities of metal-organic frameworks.</a> Nature Reviews Materials. 1 (3), 15018(2016).</li>
<li>Burtch, N. C., Jasuja, H., Walton, K. S. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25264821">Water Stability and Adsorption in Metal-Organic Frameworks.</a> Chem Rev. , (2014).</li>
<li>Guo, P., Dutta, D., Wong-Foy, A. G., Gidley, D. W., Matzger, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Water+Sensitivity+in+Zn4O-Based+MOFs+is+Structure+and+History+Dependent%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">Water Sensitivity in Zn4O-Based MOFs is Structure and History Dependent.</a> Journal of the American Chemical Society. , 150213132255001(2015).</li>
<li>Gao, W. Y., et al. <a target="_blank" href="https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.chemmater.5b00084">Remote stabilization of copper paddlewheel based molecular building blocks in metal-organic frameworks.</a> Chemistry of Materials. 27 (6), 2144-2151 (2015).</li>
<li>Devic, T., Serre, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+valence+3p+and+transition+metal+based+MOFs%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Society+Reviews%22%5BJournal%5D)">High valence 3p and transition metal based MOFs.</a> Chemical Society Reviews. 43 (43), 6097-6115 (2014).</li>
<li>He, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Stable+Metal-Organic+Framework+Featuring+a+Local+Buffer+Environment+for+Carbon+Dioxide+Fixation%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+-+International+Edition%22%5BJournal%5D)">A Stable Metal-Organic Framework Featuring a Local Buffer Environment for Carbon Dioxide Fixation.</a> Angewandte Chemie - International Edition. 57 (17), 4657-4662 (2018).</li>
<li>Nguyen, J. G., Cohen, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Moisture-resistant+and+superhydrophobic+metal-organic+frameworks+obtained+via+postsynthetic+modification%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">Moisture-resistant and superhydrophobic metal-organic frameworks obtained via postsynthetic modification.</a> Journal of the American Chemical Society. 132 (13), 4560-4561 (2010).</li>
<li>Sun, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Imparting+amphiphobicity+on+single-crystalline+porous+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Imparting amphiphobicity on single-crystalline porous materials.</a> Nature Communications. 7, 13300(2016).</li>
<li>Decoste, J. B., Peterson, G. W., Smith, M. W., Stone, C. A., Willis, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhanced+stability+of+Cu-BTC+MOF+via+perfluorohexane+plasma-enhanced+chemical+vapor+deposition%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">Enhanced stability of Cu-BTC MOF via perfluorohexane plasma-enhanced chemical vapor deposition.</a> Journal of the American Chemical Society. 134 (3), 1486-1489 (2012).</li>
<li>Wang, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface-specific+functionalization+of+nanoscale+metal-organic+frameworks%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+-+International+Edition%22%5BJournal%5D)">Surface-specific functionalization of nanoscale metal-organic frameworks.</a> Angewandte Chemie - International Edition. 54 (49), 14738-14742 (2015).</li>
<li>Sun, Y., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2017/ta/c7ta05800d#!divAbstract">A molecular-level superhydrophobic external surface to improve the stability of metal-organic frameworks.</a> Journal of Materials Chemistry A. 5 (35), 18770-18776 (2017).</li>
<li>Saiz-Poseu, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Versatile+Nanostructured+Materials+via+Direct+Reaction+of+Functionalized+Catechols%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">Versatile Nanostructured Materials via Direct Reaction of Functionalized Catechols.</a> Advanced Materials. 25 (14), 2066-2070 (2013).</li>
<li>de Oliveira, J. A. F., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2016/dt/c6dt02032a#!divAbstract">Dopamine polymerization promoted by a catecholase biomimetic Cu II(µ-OH)Cu IIcomplex containing a triazine-based ligand.</a> Dalton Transactions. 45 (39), 15294-15297 (2016).</li>
<li>Koval, I. A., Gamez, P., Belle, C., Selmeczi, K., Reedijk, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthetic+models+of+the+active+site+of+catechol+oxidase%3A+mechanistic+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Society+Reviews%22%5BJournal%5D)">Synthetic models of the active site of catechol oxidase: mechanistic studies.</a> Chemical Society Reviews. 35 (9), 814(2006).</li>
<li>Yang, J., Cohen Stuart, M. A., Kamperman, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Jack+of+all+trades%3A+versatile+catechol+crosslinking+mechanisms%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Society+Reviews%22%5BJournal%5D)">Jack of all trades: versatile catechol crosslinking mechanisms.</a> Chemical Society Reviews. 43 (43), 8271-8298 (2014).</li>
<li>Castells-Gil, J., Novio, F., Padial, N. M., Tatay, S., Ruíz-Molina, D., Martí-Gastaldo, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+Functionalization+of+Metal-Organic+Framework+Crystals+with+Catechol+Coatings+for+Enhanced+Moisture+Tolerance%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Materials+and+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Surface Functionalization of Metal-Organic Framework Crystals with Catechol Coatings for Enhanced Moisture Tolerance.</a> ACS Applied Materials and Interfaces. 9 (51), 44641-44648 (2017).</li>
<li>Wang, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface-Specific+Functionalization+of+Nanoscale+Metal-Organic+Frameworks%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie%22%5BJournal%5D)">Surface-Specific Functionalization of Nanoscale Metal-Organic Frameworks.</a> Angewandte Chemie. 127 (49), 14951-14955 (2015).</li>
</ol>

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この作品の報告方法機能シンプルで効果的なアプローチ MOF 結晶の表面修飾の関係なく温和な条件下での合成のカテコールとの直接反応によるチェーンのです。Polydopamine のようなコーティングの生産の従来のアプローチとは異なり、このルートは、無水・無酸素条件で、財務の安定性を損なう可能性がある任意の基本添加せず実行できます。メタノール及びクロロホルム最初前作品14,20これらの溶媒中のカテコール分子の高溶解性のために基づいて選ばれました。ただし、メタノールは急速に HKUST で得られた低カテコール荷重により破棄された (ca 1.2 hdcat wt %)、クロロホルム (約 3.6 %hdcat) で得られるそれらと比較すると、以前の熱重量分析19に基づいて。したがって、溶媒異なる溶媒が異なるカテコール荷重を得ることができると罪のない役割を果たしていません。プロセス遂行されなければならない酸素のない雰囲気の中で酸素がソリューションで、物質の表面ではなくカテコール分子...

金属有機性フレームワークは、通常二次建物単位 (Sbu) 協調国債ポリトープ有機配位子によって一緒に保持をという名前、無機の金属部品から構築された結晶性の多孔質材料のクラスです。これらの自己組織化有機リンカーと SBUs により非常に高い表面積拡張 3 D ポーラス構造の形成との分野で有望なアプリケーション ガス分離・1、2触媒と3を感知します。ただし、適用性のための主な制限は、水4,5で安定性の悪いそれらのほとんどは、クラシックにおいて直面する問題として、不安定な錯体の構造中の二価金属を組み込むには、MOF 56または HKUST7のような材料。
この問題を解決するために一般的なアプローチは、一方を含む、基本的なN-ti (iv)、あるいは Zr などの多価金属の使用によって債券の強力な調整の作成-ドナー配位子7,8または酸を取り入れた配位子基本的なサイト9。ただし、このメソッドは新しい材料に限定は、すでに利用可能な Mof の安定性を高めることはできません。既に知られている材料の安定性を改善するのにアプローチがリンカーの10、11 の後合成の改造によって空の領域での疎水性鎖を導入するのに後合成変更メソッドを使用する、他の一方で、または化学気相成長法 (CVD)12で。残念ながら、これらの方法の安定性は、材料の気孔率と高度な計測機能の使用で大幅な削減の費用で来る。1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphate (DOPA)13またはn- octadecylphosphonic 酸 (OPA)14、知られているジルコニウム Mof における撥水性を付与するなど、変更のホスホン酸の最近の使用を強調表示もする必要があります。
カテコール化合物、ドーパミンなどは、polydopamine15形成材料の広い範囲の高機能化に広く使用されています。ただし、これらのコーティングの形成は不安定な債券と Mof は適少し基本的なソリューション バッファリングされた水溶液の利用に限定されます。Bortoluzziらは最近、polydopamine プロデュース catecholase のような触媒活性を連想させるが表示されます触媒16センターとして Cu2(μ-O) を搭載複核銅 (ii) の複雑なソリューションを報告した自然の酵素カテコール酸化酵素チロシナーゼと17 18など。最近では、4-hepatdecyl-カテコール (hdcat) などの機能性カテコールの重合による加水分解劣化から HKUST、として知られている trimesate リンカーを介して接続されている cu (ii) パドル ホイール SBUs に基づく MOF を保護できる方法を示しましたまたは19結晶面上のフッ素系 4 undecylcatechol (fdcat)。この簡単な方法は、どのように効率的な機能性コーティングを証明するカテコールとバイオミメティクスによるフレームワークの安定性を損なう可能性がある緩衝溶液を使わない機能は関係なく温和な条件下で合成することができますcu (ii) 単位の触媒活性は。この新しいメソッドが、キラル分子や揮発性有機化合物の選択的吸着を有効に可能性がある加水分解劣化から保護のほか機能性皮膜の形成をできると考えています。

<table><tbody><tr><td>バソライト C-300</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>688614</td><td>商用 HKUST</td></tr><tr><td>無水メタノール (99.8%)</td> <td>Sigma-Aldrich</td><td>322415</td><td></td></tr><tr><td>無水クロロホルム (>99%)</td> <td>Sigma-Aldrich</td><td>288306</td><td></td></tr><tr><td>メトラー・トレド TGA/SDTA 851</td><td>メトラー・トレド</td><td></td><td>熱重量分析装置</td></tr><tr><td>Agilent Cary 630 FTIR</td><td>Agilent</td><td></td><td>FT-IR 分光光度計、ATR モジュール</td></tr><tr><td>PANalytical X'Pert Pro</td><td>PANalytical</td><td></td><td>粉末 XRD 回折計</td></tr><tr><td>AUTOSORB-6 装置</td><td>量子</td><td></td><td>窒素等温線は、この装置で実施されました。サンプルの活性化は、170°Cの動的真空下で行われました。</td></tr><tr><td>K-Alpha X線光電子分光計システム</td><td>Thermo-Scientific</td><td></td><td>Analysis は、Universitat d'Alacant</td></tr><tr><td>FEI Quanta 650 FEG 走査型電子顕微鏡</td><td>Fisher Scientific</td><td></td><td></td></tr> のX線ユニットで行われ</tbody></table>ました

金属有機性フレームワークの耐湿性を向上のための表面機能化

Surface Functionalization of Metal-Organic Frameworks for Improved Moisture Resistance

金属有機性フレームワーク (Mof) は、無機多孔質材料のガス貯蔵と分離、触媒、センサーで有望なプロパティのクラスです。しかし、主な問題は、彼らの適用性を制限することは湿気のある条件で、安定性の悪いです。この問題を克服するために一般的な方法を伴う強い金属リンカー結合形成による高充電金属構造、合成後の改造 (PSM) によってフレームワークの alkylic グループの紹介数に制限されているか化学気相蒸着 (CVD) フレームワークの全体的な疎水性を強化します。これらの最後の 2 つは通常材料の気孔率の大幅な削減を引き起こします。これらの戦略はすでに利用可能な MOF の性質を悪用する許可しないし、そのプロパティを維持しながら水で Mof の安定性を強化する新しい方法を見つけることが不可欠です。ここで、MOF 結晶 Cu2(O2C)4パドル ホイール装備、HKUST (どこ HKUST の香港科学技術大学の略) など、カテコールの特徴の水安定性を強化する手法を報告します。アルキル基とフッ素アルキル鎖を持つ官能基化。CuIIイオンの catecholase のような触媒と不飽和金属サイトの利用をして、我々 は表面の酸化とカテコールの単位のそれに続く重合を通じて堅牢な疎水性皮膜を作成することが、フレームワークの基になる構造を停止させることがなく嫌気性と無料の水条件下での結晶。このアプローチだけでなく改善された水の安定性と材料を affords、吸着の機能性コーティング剤の開発、揮発性有機化合物の分離を可能にする保護コーティングの機能を制御もできます。.この方法も拡張できます他の不安定な mof オープン金属サイトを特徴と確信しております。

すべての試薬および材料がグローブ ボックスに格納されている、特に明記しない限り、さらに精製することがなく受信として使用します。全体のプロセスは、光沢素材が低下湿度との接触を避けるためにグローブ ボックスの実施です。
粒子が再現可能な表面の重要な先行研究が示唆したように使用された 40-50 μ m (図 1) の近くに平均粒径と市販 HKUST 実験中に再現性を確保するために密度化20。
HKUST の結晶は、hdcat または fdcat (図 1c) グローブ ボックス内の無水クロロホルム溶液で中断されます。ガラス瓶しっかり頂いた...

堅牢な機能カテコール コーティングは、嫌気条件下で合成カテコール HKUST として知られている材料との直接反応による 1 つのステップで生産されました。周囲の結晶全体均質な皮膜の形成は cu (ii) 結晶の外部表面ダイマー系のバイオミメティック触媒活性に帰されます。

Metal-organic frameworks (MOFs) are a class of porous inorganic materials with promising properties in gas storage and separation, catalysis and sensing. ...

水の安定性を向上させることは、化学的に要求の厳しいアプリケーションにMOFを統合するために重要です。私たちの方法は、水中で安定していないMOFの安定性を高めるのに役立ちます。この技術の主な利点は、コーティングされた材料の疎水性の変更を可能にするだけでなく、コーティングの機能を制御することも可能にすることです。この技術は、一部のMOFに存在する触媒性の開放金属サイトを利用しており、材料の全体的な多孔性に影響を与えることなく、結晶表面のカテコール分子の重合をトリガーできます。まず、4ミリリットルのガラスバイアル、2つのヘラ、1ミリリットルのマイクロピペットをグローブボックスに持ってきます。無酸素反応状態を維持するためには、特別な注意が必要です。ガラスバイアルに50ミリグラムのhdcatを追加します。次に、ガラスバイアルに1ミリリットルの無水クロロホルムを追加します。これに続いて、10ミリグラムのHKUSTをhdcat溶液に加え、バイアルをしっかりと密封します。グローブボックスからバイアルを取り出した後、HKUSTとhdcatの懸濁液を数秒間超音波処理して溶液を均質化します。バイアルがしっかりと密封されていることを確認し、摂氏70度のオーブンに一晩置きます。バイアルをオーブンから取り出した後、15ミリリットルの遠心分離管でグローブボックスに移します。グローブボックス内で、バイアルの内容物を新鮮な無水クロロホルムを使用して遠心分離管に移します。グローブボックスから遠心分離管を取り外した後、コーティングされた材料を3、354倍gで1分間遠心分離して分離します。遠心分離管をグローブボックスに戻したら、スポイトを使用して上清を慎重に抽出し、きれいな40ミリリットルのガラスバイアルに保管します。次に、コーティングされた材料を3ミリリットルの無水クロロホルムに懸濁させ、結晶の表面に付着していない重合カテコール単位を除去します。クロロホルムを除去した後、未反応のhdcat分子を除去するために、コーティングされた材料を3ミリリットルの無水メタノールに懸濁します。洗浄ステップを3回繰り返した後、洗浄したhdcat-HKUSTを無水メタノールを使用してガラスバイアルに移します。コーティングされた固体がバイアルの底に落ち着いたら、上清を取り除き、グローブボックス内で粉末を室温で乾燥させます。4ミリリットルのガラスバイアル、2つのヘラ、1ミリリットルのマイクロピペットをグローブボックスに持ってきます。ガラスバイアルに50ミリグラムのfdcatを追加します。次に、ガラスバイアルに1ミリリットルの無水クロロホルムを追加します。次に、fdcat溶液に10ミリグラムのHKUSTを加え、バイアルをしっかりと密封します。グローブボックスからバイアルを取り出した後、HKUSTとfdcatの懸濁液を数秒間超音波処理して溶液を均質化します。バイアルがしっかりと密封されていることを確認し、摂氏70度のオーブンに一晩置きます。バイアルをオーブンから取り出した後、15ミリリットルの遠心分離管でグローブボックスに移します。グローブボックス内で、バイアルの内容物を新鮮な無水クロロホルムを使用して遠心分離管に移します。グローブボックスから遠心分離管を取り外した後、コーティングされた材料を3、354倍gで1分間遠心分離して分離します。遠心分離管をグローブボックスに戻したら、スポイトを使用して上清を慎重に抽出し、きれいな40ミリリットルのガラスバイアルに保管します。これに続いて、コーティングされた材料を3ミリリットルの無水クロロホルムに懸濁して、結晶の表面に付着していない重合カテコールユニットを除去します。クロロホルムを除去した後、未反応のfdcat分子を除去するために、コーティングされた材料を3ミリリットルの無水メタノールに懸濁します。洗浄ステップを3回繰り返した後、洗浄したfdcat-HKUSTを無水メタノールを使用してガラスバイアルに移します。コーティングされた固体がバイアルの底に落ち着いたら、上清を取り除き、グローブボックス内で粉末を室温で乾燥させます。表面修飾結晶は、水に浸すと疎水性が増加します。バイアルの底にすぐに沈むHKUSTと比較して、hdcat-HKUSTとfdcat-HKUSTは沈むことなく数日間水中に立つことができます。接触角の測定により、その優れた疎水性が確認されています。hdcat-HKUSTのFT-IRスペクトルは、HKUSTには存在しないhdcatアルキル鎖のアルカンC-H伸長振動に対応するバンドを示しています。fdcat-HKUSTでは、HKUSTでは観察されないアルカンC-F伸縮振動がスペクトルに見られます。hdcat-HKUSTおよびfdcat-HKUSTのSEM画像は、結晶を囲む外部波形層を示しており、結晶の形態を尊重しながら結晶に効果的な重合を行うことが示唆されています。XPS測定では、hdcat-HKUSTおよびfdcat-HKUSTに銅Iが存在することが示されており、これは表面上の銅ユニットによるカテコール部分の反応とその後の重合に起因すると考えられる。HKUST上のカテコール酸コーティングの形成は、粉末X線回折測定によって確認されたように、HKUSTの結晶構造に影響を与えることなく進行しました。このことは、77ケルビンでの空隙率の測定によっても確認され、hdcat-HKUSTとfdcat-HKUSTは、コーティングプロセス後もわずかな変動で表面積を保持していることが示されました。この手順を試みる際には、酸素が結晶の表面ではなく溶液中のカテコール分子の重合を促進する可能性があるため、無酸素反応条件を維持することが重要です。この手順により、MOF材料の外面を簡単に機能化することで、MOF材料の濡れ性を変更することができました。また、この技術により、コーティングの機能を制御できるため、キラル分離やVOCの捕捉など、裸の材料には存在しなかった新しい機能を持つことができます。

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Chemistry

化学

本明細書にそれらの安定性および疎水性を高めるために、このような金属 - 有機骨格としての微孔性材料上にペルフルオロアルカンのプラズマ化学気相堆積のための手順が記載されている。さらに、サンプルのミリグラム量の破過試験は詳細に記載されている。...

プラズマを介した疎水性有機金属フレームワークの製造は、アンモニアの除去のためにペルフルオロアルカンの化学的気相成長法を強化

意図的に設計された金属有機骨格材料の合成、活性化、および特徴付けは、ビルディングブロックは、互換性がないか、不要な形体が熱力学的に望ましい形態より好まれている場合は特に、困難である。当社は、超臨界CO 2乾燥経由毛細血管と活性化における溶媒アシストリンカ交換、粉末X線回折のアプリケーションは、これらの課題のいくつかに対処する方法について説明します。...

官能化有機金属構造体の合成とキャラクタリゼーション

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...

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

多孔質未変更の広い範囲でありふれた、多結晶金属有機性フレームワーク膜の合成のため、再現性のある、シンプルで多彩なアプローチと非多孔質金属支持が表示されます。...

極薄高性能金属有機性フレームワーク膜の電気泳動の結晶化

本研究では、結晶格子がよく整合した非等構造金属有機構造体(MOF)ペアHKUST-1とMOF-5を用いて、単結晶コアシェルを2段階合成するプロトコルを実証する。...

単結晶コアシェル金属有機構造体の合成

ここでは、高分子安定剤を使用して、基底状態および過渡吸収スペクトルの散乱が著しく減少する金属有機フレームワーク(MOF)懸濁液を調製します。これらのMOF懸濁液により、プロトコルはMOFを分光的に特徴付けて解釈可能なデータを生成するためのさまざまなガイドラインを提供します。...

金属有機フレームワークの分光測定を行うための技術ガイド

合成後配位子交換(PSE)は、官能基を有機金属フレームワーク(MOF)にインストールするための汎用性の高い強力なツールです。トリアゾールおよびテトラゾール官能配位子を含む溶液にMOFを曝露すると、PSEプロセスを介してこれらの複素環部分をZr-MOFに組み込むことができます。...

合成後配位子交換によるトリアゾールおよびテトラゾール官能化Zr系金属有機構造体の合成

本稿では、UiO-66を代表的な材料として用いて、窒素多孔圧測定法を用いて金属有機構造体の特性評価を行う方法について説明します。...

有機金属骨格の表面積と細孔容積の決定

自己組織化金属有機フレームワーク単分子膜の合成および特性評価のためのプロトコルは、ポリマーグラフトされた金属有機フレームワーク(MOF)結晶を使用して提供されます。この手順は、ポリマーグラフトされたMOF粒子が空気-水界面で自己組織化され、走査型電子顕微鏡イメージングによって証明されるように、整形成された自立した単層構造が得られることを示しています。...

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

本記事では、共アクベーションによる相分離に関連するゼラチンの熱可逆特性を享受するMOF-ゼラチンハイドロゲルの調製方法を紹介します。これらのハイドロゲル複合材料は高いMOF負荷、大きな多孔率、そしてゼラチンマトリックス内のMOF粒子の空間的分布が良好です。...

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

学ぶ金属有機性フレームワークの表面機能化による耐湿性向上法。カテコールコーティングを用いてHKUSTの水安定性を高め、多孔性を維持しながら表面特性を制御する革新的な材料科学技術です。

金属有機性フレームワークの耐湿性を向上のための表面機能化

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