간단 하 고, 재현성, 다양 한 다공성의 수정 되지 않은 넓은 범위에 intergrown, 다 결정 금속-유기 프레임 워크 세포 막의 합성에 대 한 접근 및 비 다공성 제공 됩니다.
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이 논문에서
요약
초록
우리는 다양 한 수정 되지 않은 다공성 및 비 다공성 지원 (고분자, 세라믹, 금속, 탄소, 그리고 그래 핀)에 얇은, 고도로 intergrown 다 결정 금속-유기 프레임 워크 (MOF) 세포 막의 합성을 보고합니다. 우리 ENACT 접근 불린다 소설 결정 화 기술 개발: 전기 이동 핵 어셈블리 (ENACT) 높은 intergrown 박막의 결정 화에 대 한. 이 접근을 선택한 기판 통해 선구자 솔에서 직접 전기 이동 증 착 (EPD)에 MOFs의 이기종 nucleation의 높은 밀도 대 한 수 있습니다. 잘 포장 된 MOF 핵의 성장을 매우 intergrown 다 MOF 영화 이끌어 낸다. 우리는 간단한 이렇게 얇은, intergrown 비 석 이미 프레임 워크 (ZIF)-7와 ZIF-8 영화의 합성에 사용 될 수 있다는 것을 보여줍니다. 결과 500 nm 두께 ZIF 8 막 보여 상당히 높은 H2 permeance (10-6 mol m-2의 -1 펜 실바 니 아-1x 8.3)와 이상적인 가스 selectivities (7.3 H2/CO2, H2/N2, 15.5 H2/CH4, 및 H2/C3H82655 16.2). C3H6/C3H8 분리에 대 한 매력적인 성능 이기도 (a C3H6 permeance 9.9 x 10-8 몰 m-2 s-1 펜 실바 니 아-1 와 C3H의 달성 6/C3H8 이상적인 선택도 31.6 25 ° C에서의)입니다. 전반적으로, ENACT 과정 그것의 단순 때문 성공 결정 물자의 광범위의 intergrown 박막을 합성 하도록 확장할 수 있습니다.
서론
얇은 분자 체질 하 세포 막 분자의 분리에서 고 에너지 효율성을 제공 하 고 연료, 콜로라도2 캡처, 물 정화, 솔벤트 복구, 등1,2의 전반적인 비용을 줄일 수 있습니다. MOFs 관련된 isoreticular 합성 화학 및 결정 화 비교적 간단한3분자 체질 하 세포 막의 합성에 대 한 자료의 유망한 클래스는. 날짜, MOF 막 이루어진 ZIF-4,-7,-8의-9,-11,-67,-90,-93, UiO-66, 동아-1, 그리고 밀-53 이었다고 보고4,5을 포함 한 다양 한 결정 구조. 이러한 막 여 다공성 지원에 높은-품질 다 MOF 영화 crystallizing 합성 됩니다. 일반적으로, 높은 분리 선택도를, 그것이 다 MOF 영화 (pinholes 곡물 경계 결함 등)에 결함을 줄이기 위해 필요 합니다. 결함을 줄이기 위해 편리한 접근 두꺼운 필름을 구체화 하는 것입니다. 아니나 다를까, 몇몇 이전 보고의 MOF에 막 끝났다 매우 두꺼운 (5 µ m). 불행 하 게도, 두꺼운 필름 막 permeance....
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프로토콜
주의: 읽기 신중 하 게 관련 된 화학 물질의 물질 안전 데이터 시트 (MSDS). 일부는 실험에 사용 된 화학 물질의 독성이 있다. 현재 방법은 나노 입자의 합성을 포함 한다. 따라서, 적절 한 예방 조치. 환기가 증기 두건에서 전체 합성 절차를 수행 해야 합니다.
참고: 악기, 화학 물질, MOF 영화의 합성에 관련 된 자료의 세부 정보는 표 1에 나열 됩니다.
1. 준비 금속 소금 솔루션 및 링커 솔루션의 선구자 솔에 대 한
주: ZIF-8 영화의 합성, 아연 질 산 hexahydrate [Zn (3)2.6H2O] 사용 금속 소금으로 하 고 2-methylimidazole (HmIm) 링커로 사용 된다.
- 금속 소금 솔루션에 대 한 Zn (3)2.6H2O 물 500 ml에서의 2.75 g을 분해.
- 링커 솔루션 56.75 g HmIm의 물 500 mL에 녹이 고 명확한 해결책을 얻을 때까지 계속 저 어.
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결과
수 제 EPD 설정 MOF 영화 (그림 1) 합성에 사용 되었다. 스캐닝 전자 현미경 (SEM) 이미지 및 x 선 회절 (XRD) 패턴 ZIF-8 핵 영화 (그림 2)에 대 한 수집 했다. SEM 이미지 AAO 지원, ZIF-8/AAO 멤브레인, 팬 지원, ZIF-8/팬 막, ZIF-8/그래 핀 필름, ZIF-7/AAO 멤브레인 (그림 3)의 표면 및 횡단면 형태학에 사용 되었다. ZIF-8 세포 막의 가스 permeance 막 온도 제어 모듈 (그림 4)에서 측정 했다. ZIF-8/AAO와 ZIF-8/팬 막의 획득된 가스 분리 성능은 그림 5에 표시 됩니다. SEM 이미지 핵 영화 또는 MOF 영화의 형태.......
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토론
기존 방법15 에 관하여 ENACT 메서드의 뛰어난 기능 ENACT 메서드를 사용 하면 다양 한 다공성 및 nonporous 기판에 높은 intergrown, ultrathin MOF 영화 합성 수 이다. 이 메서드를 MOF 영화의 합성에 대 한 매우 간단 합니다 만드는 모든 기판 전처리는 피 한다. EPD 장비 핵 영화의 증 착에 사용 되는, 장비 전원, 금속 전극과 비 커, 매우 간단 하 고 액세스할 수 있는 구성 됩니다. 우리는 다양 한 결정 영화의 합성에이 손쉬운 ENACT 메서드를 확장할 수 있습니다 믿습니다.
ENACT 프로세스 구현 준비 프로토콜은 비교적 간단 하다. 이것은 특히 MOFs 같은 실내 온도 에서도 빠른 성장 속도 표시 하는 결정의 그룹에 대 한 사실입니다. 전체 합성 과정은 전체 3 단계로 세분화 될 수 있습니다: i) ii) 켜기 전기 분야 (핵의 크기)에 따라 미리 계산 된 시작 시간에 n 입금을 원하는 기.......
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공개 사항
저자는 공개 없다.
감사의 글
우리는 우리의 집 기관 인정은 콜 Polytechnique 연방 공과대 학교 드 로잔 (EPFL), 그것의 관대 한 지원에 대 한. 이 프로젝트는 유럽 연합의 수평선 2020 연구에서 자금 받았다 고 혁신 프로그램 Marie Skłodowska-퀴리 아래 부여 계약 번호 665667. 저자는 XRD로 그의 도움에 대 한 파스칼 알렉산더 Schouwink 감사합니다.
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 질산 아연 육수화물 | 시그마 - 알드리치 | 96482-500G | 98% 순도 |
| 2- 메틸이 미다 졸 | 시그마 - 알드리치 | M50850-500G | 99 % 순도 |
| 벤즈 이 미다 졸 | TCI | B0054-500G | 98 % 순도 |
| 테이프 | 듀폰 | KPT-1 / 8 | |
| 에폭시 | GC 전자 | 19-823 | |
| 구리 호일 | 알파 Aesar | 13380.CV | 99.9% 순도 |
| EPD | Gamry Instruments | Interface 1000E Potentiostat | |
| 초음파 세척기 | MTI corporation | VGT-1860QTD | |
| AAO | GE Healthcare Life Sciences용 | 6809-7013 | |
| PAN | Shandong MegaVision | 분자량 한계는 100kDa입니다 |
참고문헌
- Knebel, A., et al. Defibrillation of soft porous metal-organic frameworks with electric fields. Science. 358, 347-351 (2017).
- Brown, A. J., et al. Interfacial microfluidic processing of metal-organic framework hollow fiber membranes. Science....
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재인쇄 및 허가
