향상 된 수 분 저항 금속-유기 프레임 워크의 표면 기능화

Summary

강력한 기능 catechol 코팅 한 단계 혐 기성 조건 하에서 합성 catechols와 동아로 알려진 자료의 직접 반응에 의해 생산 되었다. 전체 크리스탈 주변 동종 코팅의 형성은 결정의 외부 표면에 Cu(II) 이합체의 생체 모방 촉매 활동을 관찰 작용.

Abstract

금속 유기 기구 (MOFs)는 가스 저장 및 분리, 촉매 및 감지에서 유망한 속성 다공성 무기 재료의 종류 이다. 그러나, 그들의 적용을 제한 하는 주요 문제는 다습 한 조건에서 그들의 빈약한 안정성 이다. 이 문제를 해결 하는 일반적인 방법 포함 강한 금속 링커의 형성을 사용 하 여 높은 금속, 청구는 구조, 합성 후 수정 (PSM)에 의해 프레임 워크에 대 한 alkylic 그룹의 소개의 수 제한 또는 화학 수증기 년 증 착 (CVD) 프레임 워크의 전체 hydrophobicity를 향상 시키기 위해 이 마지막 두 일반적으로 물자의 다공성의 급격 한 감소를 자극합니다. 이 전략 이미 사용할 수 있는 MOF의 속성을 악용 하는 허용 하지 않습니다 그리고 그것은 그들의 속성을 그대로 유지 하면서 물에 MOFs의 안정성을 강화 하는 새로운 방법을 찾기 위해 필수적입니다. 여기, 우리 보고 MOF 결정 갖춘 Cu₂(O₂C)₄ 패 륜, 동아 (동아 스탠드 어디 홍콩 과학 기술 대학), 등와 단위는 catechols의 물 안정성을 향상 시키기 위해 새로운 방법 플 루 오로 알 킬 및 알 킬 사슬으로 기능성. 복용 함으로써 불포화 금속 사이트의 이용 및 Cu^II 이온의 촉매 catecholase와 같은 활동, 우리는의 표면에 산화 및 catechol 단위의 후속 중 합을 통해 강력한 소수 성 코팅을 만들 수는 프레임 워크의 기본 구조를 방해 하지 않고 물 없는 혐 기성 조건에서의 결정 이 이렇게 향상 된 물 안정성과 자료 제공 뿐만 아니라 또한는 흡착에 대 한 기능성 코팅의 개발 및 휘발성 유기 화합물의 분판 보호 코팅의 기능 제어를 제공 합니다. . 우리는이 접근도 연장 하실 수 있는 다른 불안정 한 MOFs 금속 사이트 오픈을 갖춘 자신 있다.

Introduction

금속 유기 기구는 일반적으로 보조 건물 단위 (SBUs), polytopic coordinative 채권을 통해 유기 ligands에 의해 함께 개최 라는 무기 금속 구성 요소에서 건설 하는 결정 다공성 물질의 클래스 이다. 이러한 자기 조립의 유기 링커 함께 SBUs 수 매우 높은 표면 영역으로 확장 된 3 차원 다공성 구조의 형성 및 유망한 응용 분야의 가스 저장 및 분리^1,2, 촉매 및 감지³. 그러나, 그들의 적용에 대 한 주요 제한 그들의 대부분 통합 정한 조정 채권, 클래식에 있어서 그 결과 그들의 구조에서 divalent 금속 물^4,5에서 그들의 빈약한 안정성은 MOF-5⁶또는 동아⁷같은 재료.

이 문제를 해결 하기 위해 일반적인 접근 포함 한 한편으로, 더 강한 조정의 창조 채권 고도로 청구 금속, Zr 또는 Ti(IV)를 사용 하 여 기본 N-기증자 ligands

Protocol

1입니다. Hdcat@HKUST의 합성 절차

참고: 전체 프로세스 수행 되어야 합니다 장갑 상자 안에 주변 습기와 접촉을 피하기 위하여. 따라서, 모든 시 약 및 용 매 사용은 건조 하 고 장갑 상자에 저장 되어야 합니다.

1. 글러브 박스에는 오픈 4 mL 유리 유리병, 2 개의 주걱과 1 mL micropipette를가지고.
2. 유리 병에 hdcat의 50 밀리 그램을 전송 합니다.
   참고: 일부 경우에는 정전기 방지 총 필요할 수 있습니다 정전기의 바람직하지 않은 영향을 피하기 위하여.
3. Hdcat를 포함 하는 유리 유리병에 무수 클로 프롬의 1 mL를 배치 합니다.
   참고: 모든 hdcat 전적으로 실내 온도에, 해산 수 있습니다 하지만 그것은 디졸브 매우 빠르게 때 유리병 다음 단계에서 오븐에 배치 됩니다.
4. Hdcat를 포함 하는 클로 프롬 해결책에 동아의 10 mg을 놓고 유리병을 단단히 밀봉.
5. 글러브 박스에서 유리병을 sonicate 동아와 클로 프롬 해결책 균질을 몇 초 동안에 hdcat의 정지.
   참고: 드라이브로 반응 매체에 있는 O₂ 의 소개 수 catechol 단위의 합 솔루션 보다^....

Results

모든 시 약 및 재료 글러브 박스에 저장 하 고 달리 명시 되지 않는 모든 더 정화 없이 받은 사용 했다. 전체 프로세스 코팅된 소재를 저하 수 있는 습도와 접촉을 피하기 위해 장갑 상자에서 수행 됩니다.

실험 중 재현성을 위해 40-50 µ m (그림 1)에 가까운 평균 입자 크기와 상용 동아 사용 했다 이전 연구 제안 입자 재현할 수 표면에 대 한 중요 한 밀도 기능화²⁰.

동아의 결정은 hdcat 또는 fdcat 글러브 박스에그림 1(c)의 무수 클로 프롬 해결책에는 일시 .......

Discussion

이 작품에서 보고 하는 방법을 제공 합니다 간단 하 고 효과적인 접근 MOF 결정의 표면 처리에 대 한 가벼운 조건에 관계 없이 합성 catechols와 직접 반응 하 여 체인의 기능을. Polydopamine와 같은 코팅 생산의 전통적인 접근, 달리 무수 하 고 혐 기성 조건에서 및 MOF의 안정성을 손상 시킬 수 있는 어떤 기본 추가 없이이 경로 수행할 수 있습니다. 메탄올과 클로 프롬에 처음 이전 작품^14,20에 그리고이 용 매에 catechol 분자의 높은 가용성 때문에 따라 선택 되었다. 그러나, 메탄올은 빠르게 동아에서 얻은 낮은 catechol 선적 인해 삭제 (ca 1.2 wt %hdcat 대 한), 그에 비해 얻은 클로 프롬 (ca. 3.6 %hdcat 대 한), 이전 열 분석¹⁹에 따라. 따라서, 용 매로 다른 용 매는 다른 catechol 선적을 얻을 수 있습니다.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Basolite C-300	Sigma-Aldrich	688614	상업용 HKUST
무수 메탄올(99.8%)	, Sigma-Aldrich	322415
무수 클로로포름(>99%)	, Sigma-Aldrich	288306
Mettler Toledo TGA/SDTA 851	Mettler Toledo		열중량 분석기
Agilent Cary 630 FTIR	애질런트		FT-IR 분광 광도계, ATR 모듈
PANalytical X' Pert Pro	PANalytical		Powder XRD Diffractometer
AUTOSORB-6 장치	Quantachrome		질소 등온선이 이 장비로 수행되었습니다. 샘플의 활성화는 170°C에서 동적 진공 상태에서 수행되었으며 Universitat d'Alacant의 기술 서비스에 의해 수행되었습니다.
K-Alpha X선 광전자 분광계 시스템	Thermo-Scientific		분석은 Universitat d'Alacant
FEI Quanta 650 FEG 주사 전자 현미경	Fisher Scientific		입자 형태 및 치수를 관찰하는 데 사용됩니다