밀-96와 UiO-66-NH2 원자 층 Solvothermal 합성 섬유 매트에 금속 산화물 코팅을 입금

요약

금속-유기 프레임 워크 가스 저장 및 이질적인 촉매, 하지만 어려운 스마트 재료에 통합 하는 느슨한 분말에서 전형적인 합성 방법 결과에 효과적입니다. Solvothermal 합성 동안 직물에 MOF의 등각 영화 인 ALD 금속 산화물, 첫 번째 코팅 직물의 방법을 설명 합니다.

초록

금속-유기 프레임 워크 (MOFs), 반응성 금속 클러스터 및 큰 porosities 및 표면 유기 ligands를 포함 하는 가스 흡착, 분리, 촉매 작용에 효과가 입증 했다. MOFs는 가장 일반적으로 대량 분말, 분말 다공성 흡착 용량 위험 기능 장치 및 직물에 그들을 준수 하는 추가 프로세스를 요구로 합성 된다. 여기, 우리 금속 산화물 필름 원자 층 증 착 (ALD)를 사용 하 여 첫 번째 코팅 직물의 메서드를 보여 줍니다. 이 프로세스는 MOF nucleation 더 반응 표면 제공 하 각 섬유에 제어 두께의 등각 영화를 만듭니다. ALD 코팅 패브릭 솔루션에서 물속에 넣는 solvothermal MOF 합성 하는 동안,는 MOFs 잘 준수 등각 코팅에 만들 섬유, MOF 기능성된 직물, MOF 숨 구멍을 차단할 수 있습니다 추가 접착 재료 없이 결과 기능 사이트입니다. 여기 우리는 2 개의 solvothermal 합성 방법을 보여 줍니다. 첫째, 우리는 MOF에 금속 산화물을 변환 하는 합성 조건을 사용 하 여 폴 리 프로필 렌 섬유에 MIL-96(Al) 레이어를 형성 합니다. 다양 한 두께의 초기 무기 영화를 사용 하 여, 무기에 유기 링커의 확산 수 있습니다 MOF의 범위를 제어 하는 직물에 로드. 둘째, 우리는 폴 리아 미드 6 (PA-6) 섬유에 코팅, 그로 인하여 균일 하 고 멀 박막 MOF의 직물에 생산 등각 금속 산화물에 UiO-66-NH₂ MOF nucleates의 solvothermal 합성을 수행 합니다. 결과 자료 필터 장치 또는 보호 의류에 직접 통합 될 수 있다 고 느슨한 분말의 나쁜 특성을 제거 합니다.

서론

금속 유기 기구는 반응성 금속 클러스터 센터 유기 분자 링커 큰 porosities 및 표면 영역을 제공 하 여 브리지 구성 된 결정 구조 이다. 그들의 구조, 다공성, 고 기능 적절 한 클러스터 및 링커, 7000 m²/g_MOF^1,2만큼 높은 표면 지역에 지도 선택 하 여 디자인 될 수 있다. 그들의 높은 다공성과 표면적 MOFs diversely 적용에서 만든 흡착, 분리, 및 에너지 생산에서 생물 학적 과정^{1,3, 환경 문제에 이르기까지 분야에서 이질적인 촉매 작용 4,,56}.

수많은 MOFs는 선택적으로 휘발성 유기 화합물 및 온실 가스 adsorbing 또는 인간의 건강 또는 환경에 유해한 증명할 수 있는 화학 물질을 촉매로 저하 성공적인 입증 했다. 특히, 밀-96 (알) 금속 클러스터

프로토콜

1. 원자 층 증 착 (ALD) 알루미늄₂O₃ 섬유 매트에의

1. 반응 기 배 (얇은, 엄밀한, 금속 메쉬 홀더) 2.54 x 2.54 cm² 폴 리 프로필 렌 직물 샘플을 놓습니다. 반응 기의 회로도 그림 2에 표시 됩니다.
2. 압력 게이지를 엽니다. 원자로 모자에서는 걸쇠를 제거 합니다. LabView 시스템에서 수동 제어를 켜십시오. ALD 반응 기에 캐리어 질소와 게이트 밸브를 닫습니다. 환기 질소를 엽니다.
3. 원자로 뚜껑을 제거한 후 ALD 반응 기에 직물 샘플을 로드 합니다. 원자로 뚜껑을 교체 하 고 게이트 밸브를 엽니다. 통풍구를 닫고 캐리어 질소를 엽니다. 수동 제어를 해제 합니다.
4. Al₂O₃ 직물에 대 한 제조 법을 로드 합니다. 제조 법 trimethylaluminum (TMA) 1.2 복용량 또는 것 이다 s, 뒤에 30 s 건조 질소 제거 또는 물 1 복용량 s 60 s 건조 질소 다음 제거. 제조 법 1000 사이클 실행을 설정 합니다.
5. 질량 유량 컨트롤러 20 cfm 및 보일 러 온도 90 ° C (84 ° C로 인터페이스)를 설정 합니다....

결과

설명 하기 위해 MOF/패브릭 자료, 우리 측정된 영역에 관련 된 두 개의 용어를 나타냅니다. 첫째, 예상 노출 영역, cm²_예상, 직물 견본으로 통치자, 즉측정의 거시적인 크기를 말합니다., 샘플의 영역 그림자 투영의. 관심의 두 번째 표면적은 77 공화국에서 얻은 질소 등온선에서 계산 내기 표면적 이러한 값 m²/g_직물, m²/g_MOF, 또는 m²/g_{MOF + 직물}, MOF 전에 직물에 대 한 측정 또는 추정 총 표면에 샘플의 그램 당 각각 해당 단위에서 주어진 다 MOF를 로드 한 후, 자체, 또는 직물 MOF를 로드 합니다. ALD 코팅 직물, 밀 96 코팅 직물의 표면 영역 0.05에서 0.3의 부분 압력 범위에서 계산 했다. 뉴 햄프셔 UiO-66₂를 포함 하는 샘플에 .......

토론

ALD 코팅 접착 및 MOF의 로드에 강하게 영향. 첫째, 기판 및 ALD 전조의 종류에 따라 ALD 레이어 수 있습니다 섬유, 주위 다른 외피를 형성 하거나 금속 산화물 코팅²⁰점진적 전환을 만들 섬유에 확산 합니다. 동안 퍼지는 레이어는 적절 한 조건 하에서 폴 리 프로필 렌에서 관찰 될 수 있다 단단한 껍질 면과 나일론 기판에 관찰 되었습니다. 둘째, 섬유에 확산 증 착 온도^20,24변화 하 여도 제어할 수 있습니다. 더 높은 온도 증가 섬유에 ALD 선구자의 확산. 마지막으로, 금속 산화물 코팅 등각 외부 코팅을 형성 하 고 제공 하는 기능 그룹 및^18,20nucleate를 MOF에 대 한 증가 표면 거칠기에 보급 후에 충분히 두꺼운 되어야 합니다. 실리콘 웨이퍼는 ALD.......

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
트리메틸 알루미늄	Strem Chemicals	93-1360
가정용 ALD 반응기	N / A
질소 실린더	Arc3	UN1066
트리메 식산	Sigma-Aldrich	482749-500G
에탄올	Koptec	V1001
테플론 라이닝 오토 클레이브	PARR Instrument Company	4760-1211
isotemp 용광로	Fisher Scientific	F47925
지르코늄(IV) 염화물	Alfa Aesar	12104
2-aminoterephthalic acid	Acros Organics	278031000
N,N-dimethylformamide	Fisher Scientific	D119-4
염산	Fisher Scientific	A481-212
폴리프로필렌 섬유 매트	N/A
폴리아미드 섬유 매트	N/A