Name: 플라즈마 통해 소수성 유기 금속 프레임 워크의 제조 암모니아의 제거에 대한 퍼플 루오로 알칸의 화학 증착을 강화 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-10-10T22:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 5 s
Description: 배우세요 소수성 금속-유기 프레임워크 제조법을 플라즈마 증강 화학 기상 증착으로. 퍼플루오로알칸 처리가 암모니아 흡수 능력을 향상시키고 습한 환경에서 구조적 안정성을 확보하는 방법을 확인하세요.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

저자는 마틴 스미스, 코린 돌, 및 국방 과학 기술 연구소 (DSTL)의 콜린 윌리스 저압 플라즈마 기술에 대한 전문 지식, 그리고 마태 복음 Browe과의 웨슬리 고든, 프로젝트 번호 BA07PRO104에서 자금의 국방 위협 감소 기관 감사 각각 microbreakthrough 테스트 및 접촉각 측정을위한 엣지 화학 생물학 센터 (ECBC).

1. CU-BTC 합성 및 준비 <ol><li> 약 5 분 동안 뚜껑 항아리 나사의 탈 이온수 12.5 ㎖ 및 100 ㎖의 디메틸 포름 아미드 12.5 ㎖를 저어. </li><li> 0.87 g (3.6 mmol)을 항아리에 솔루션에 메스 산 0.50 g (2.4 mmol)을 다음에 구리 (II) 질산 삼수화물을 추가하고 약 5 분 동안 교반 하였다. 이 솔루션은 색상에 파란색으로 바뀝니다. 약 24 시간 동안 120 ° C로 예열 된 오븐에 덮인 항아리를 놓습니다. </li><li> 오븐에서 항아리를 제거합니다. 용기는 실온까지 냉각되면,보다 크거나 2.5 μM 같은지 결정을 회수하는 미 여과지를 사용하여 진공 여과를 통해의 Cu-BTC 결정을 회수. 궁극적으로 디클로로 메탄의 새로운 솔루션의 결정을 배치, 디클로로 메탄으로 생성 된 결정을 씻어. </li><li> 용매마다 24 시간을 교환하고 구리 -의 기공에서 덜 휘발성 용매의 제거에 도움이 앞으로 3 일 동안 신선한 디클로로 메탄으로 대체BTC. </li><li> 진공 오븐에서 또는 재료로부터 잔류 게스트 분자를 제거하기 쉬 렌크 라인을 통해 170 ° C까지의 Cu-BTC 결정을 가열한다. 완전 활성화 된 구리 - BTC 색상 보라색에 파란색 깊은해야한다. </li><li> 분말 X-선 회절과 푸리에 변환 적외선 분광기, 각각을 통해 잘라 내기 - BTC의 구조 및 화학 메이크업을 확인합니다. </li></ol> 2. 구리 - BTC 14 퍼플 루오의 플라즈마 화학 기상 증착 <ol><li> 이전에 각 실험에 플라즈마 리액터 및 적어도 30 분 동안 50 W에서 공기 플라즈마로 플라즈마 처리에 사용되는 어떠한 유리를 청소. 이는 반응 챔버 또는 이전 실험에서 유리의 내부 표면 상에 형성 할 수있는 어떤 퍼플 루오 필름을 제거한다. </li><li> 250 ㎖의 파이렉스 병 및 균일 한 치료를 보장하기 위해 옆으로 병으로 확산 활성화의 Cu-BTC의 알려진 양을 넣습니다. 투과성 천의 주위에 배치해야진공을 적용시 손실되는 시료의 양을 최소화하기 위해 고무 밴드와 병의 목. </li><li> 플라즈마 챔버에 병을 놓습니다. 챔버는 샘플에 흡착 할 수있는 어떤 물을 제거하기 위해 적어도 30 분 동안 0.20 밀리바 ≤ 압력에 도달 할 때까지 진공을 적용합니다. </li><li> 퍼플 루오로 가스를 연결하고 질량 유량 제어기의 사양에 압력 조절기를 조정합니다. </li><li> 실험의 원하는 압력을 유지하기 위해 퍼플 루오 가스의 적당량을 반응 챔버를 채우기 위해 질량 흐름 제어기를 조정한다. 분말의보다 균일 한 처리를 만들 수 PECVD 장치 내 병을 돌립니다. </li><li> 13.56 MHz의 RF 발생기, 및 반사율을 최소화하면서 전력을 최대화하기위한 LC 매칭 유닛과 함께 조정 무선 주파수를 가진 플​​라즈마를 켜지. 치료를 통해 주기적으로 다시 튜닝. </li><li> 처리가 완료되면, 임의의 챔버 대피잔류 퍼플 루오 가스 후 대기압 벤트. PECVD 장치로부터 샘플을 제거하고 병의 측면에서 처리 된 자료를 복구 할 수 있습니다. 대전 장치는 재료의 최대 양을 복구하는 데 사용한다. </li><li> 반응하지 않은 퍼플 루오로 가스를 제거하기 위해 120 ° C의 오븐에서 처리 된 재료를 넣습니다. 이어서 대기로부터 물 흡착을 방지하기 위해 데시 케이 처리 재료를 배치. </li><li> 병에 남아있는 잔류 물질을 씻어하고 적절한 처리를위한 폐기물을 복구하기 위해 필터링합니다. </li><li> 20 F 매직 앵글은 핵 자기 공명을 회전하는 처리의 Cu-BTC 특성화, 적외선 분광법을 푸리에 - 변환 및 x-선 광전자 분광법. </li></ol> 3. 습한 조건에서 구리 - BTC의 노화 <ol><li> 원하는 온도와 환경 챔버의 상대 습도를 설정하고 평형을 할 수 있습니다. </li><li> 에 균등하게 샘플을 확산원하는 시간에 대한 환경 챔버의 뚜껑이없는 용기와 장소. </li><li> 열화의 정도를 확인하기 위하여 77 K에서 x-선 회절 및 질소 등온선으로의 Cu-BTC 샘플을 특성화. </li></ol> 4. 암모니아 Microbreakthrough 실험 2 <ol><li> 첫 번째 깔끔한 암모니아 210 ㎖로 빈 안정기를 주입하여 5,000 ㎎ / m 3에서 암모니아의 14.6 L 밸러스트를 준비합니다. 그런 다음 15 PSI의 압력으로 제로 공기와 안정기를 입력합니다. microbreakthrough 장치에 맞춰 안정기를 연결합니다. </li><li> 공급 신호를 결정하기 위해 microbreakthrough 장치에 빈 튜브를 실행합니다. 20 ㎖ / 분 ㎎ / m 3 암모니아 2,000의 흐름을 만들기 위해, 각각 13 및 12 ㎖ / 분으로 암모니아 및 건조 공기를위한 질량 흐름 제어기를 설정한다. 유출 물에 암모니아의 공급 신호를 결정하기 위하여 가스 크로마토 그래프 및 광 이온화 검출기를 제어하는​​ 프로그램을 실행하는 방법. 습기가 시스템에 추가 될 수있다요구되는 상대 습도를 달성하기 위해 필요한 속도로 온도 제어 포화 셀을 통해 희석 스트림의 일부를 실행하여 원하는 경우. </li><li> 공칭 4mm 아이디 유리 튜브 유리 프릿 아래 유리 섬유의 작은 금액을 놓습니다. 튜브에 재료의 약 10 ~ 15 mg의 무게. 사용되는 질량은 약 0.15 초 침대 체류 시간의 결과로, 약 55mm 3 흡착제 볼륨을 초래할 것이다. </li><li> 어떤 흡착 물을 제거하기 위해 1 시간 동안 150 ° C로 가열로 유리 튜브를 통해 건조한 공기 흐름. 재생 후 시료의 무게를 측정. </li><li> 라인에 샘플을 넣고 25 ℃로 설정 수욕 똑바로 고정 </li><li> 공급 가스와 함께 충전 라인에 샘플을 우회하는 동안 2,000 ㎎ / m 3 암모니아 20 ㎖ / 분의 흐름을 만들기 위해, 각각 13 및 12 ㎖ / 분으로 암모니아 및 건조 공기를위한 질량 흐름 제어기를 설정한다. </li><li> 샘플을 통해 암모니아 스트림을 흐름 및 프로그램시켜 실행할유출 물에 암모니아의 농도를 모니터링하기 위하여 가스 크로마토 그래프 및 광 이온화 검출기를 제어하는​​ 방법. </li><li> 유출 농도가 공급 농도에 도달하면, 암모니아 스트림을 끄고 강하게 샘플에 흡착되지 않은 오프 - 가스 암모니아에 샘플을 수 있습니다. </li><li> x-선 회절 및 푸리에 변환 적외선 분석을 통해 노광 후 분석을 위해 수조로부터 샘플을 제거한다. </li><li> 시료 암모니아 로딩을 결정하기 위하여 시간 데이터 대 가스 크로마토 신호를 통합한다. </li></ol>

<ol><li>Montoro, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Capture+of+Nerve+Agents+and+Mustard+Gas+Analogues+by+Hydrophobic+Robust+MOF-5+Type+Metal-Organic+Frameworks%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Capture of Nerve Agents and Mustard Gas Analogues by Hydrophobic Robust MOF-5 Type Metal-Organic Frameworks.</a> J. Am. Chem. Soc. 133, 11888-11891 (2011).</li>
<li>Glover, T. G., Peterson, G. W., Schindler, B. J., Britt, D., Yaghi, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MOF-74+building+unit+has+a+direct+impact+on+toxic+gas+adsorption%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Eng.+Sci%22%5BJournal%5D)">MOF-74 building unit has a direct impact on toxic gas adsorption.</a> Chem. Eng. Sci. 66, 163-170 (2011).</li>
<li>Britt, D., Tranchemontagne, D., Yaghi, O. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metal-organic+frameworks+with+high+capacity+and+selectivity+for+harmful+gases%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci.+U.S.A%22%5BJournal%5D)">Metal-organic frameworks with high capacity and selectivity for harmful gases.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 105, 11623-11627 (2008).</li>
<li>Peterson, G. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ammonia+Vapor+Removal+by+Cu%283%29%28BTC%29%282%29+and+Its+Characterization+by+MAS%5BTitle%5D)+AND+%22NMR.+J.+Phys.+Chem.+Nanomater.+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Ammonia Vapor Removal by Cu(3)(BTC)(2) and Its Characterization by MAS.</a> NMR. J. Phys. Chem. Nanomater. Interfaces. 113 (3), 13906-13917 (2009).</li>
<li>Gul-E-Noor, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+varying+water+adsorption+on+a+Cu%283%29%28BTC%29%282%29+metal-organic+framework+%28MOF%29+as+studied+by+%281%29H+and+%2813%29C+solid-state+NMR+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Chem.+Chem.+Phys%22%5BJournal%5D)">Effects of varying water adsorption on a Cu(3)(BTC)(2) metal-organic framework (MOF) as studied by (1)H and (13)C solid-state NMR spectroscopy.</a> Phys. Chem. Chem. Phys. 13 (3), 7783-7788 (2011).</li>
<li>DeCoste, J. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effect+of+water+adsorption+on+the+structure+of+the+carboxylate+containing+metal-organic+frameworks+Cu-BTC%2C+Mg-MOF-74%2C+and+UiO-66%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mater.+Chem%22%5BJournal%5D)">The effect of water adsorption on the structure of the carboxylate containing metal-organic frameworks Cu-BTC, Mg-MOF-74, and UiO-66.</a> J. Mater. Chem. , (2013).</li>
<li>Küsgens, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+metal-organic+frameworks+by+water+adsorption%5BTitle%5D)+AND+%22Microporous+and+Mesoporous+Mater%22%5BJournal%5D)">Characterization of metal-organic frameworks by water adsorption.</a> Microporous and Mesoporous Mater. 120, 325-330 (2009).</li>
<li>Cavka, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+New+Zirconium+Inorganic+Building+Brick+Forming+Metal+Organic+Frameworks+with+Exceptional+Stability%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">A New Zirconium Inorganic Building Brick Forming Metal Organic Frameworks with Exceptional Stability.</a> J. Am. Chem. Soc. 130, 13850-13851 (2008).</li>
<li>DeCoste, J. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stability+and+degradation+mechanisms+of+metal-organic+frameworks+containing+the+Zr6O4%28OH%294+secary+building+unit%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mater.+Chem.+A%22%5BJournal%5D)">Stability and degradation mechanisms of metal-organic frameworks containing the Zr6O4(OH)4 secary building unit.</a> J. Mater. Chem. A. 1, 5642-5650 (2013).</li>
<li>Yang, S. J., Park, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparation+of+Highly+Moisture-Resistant+Black-Colored+Metal+Organic+Frameworks%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Preparation of Highly Moisture-Resistant Black-Colored Metal Organic Frameworks.</a> Adv. Mater. 24, 4010-4013 (2012).</li>
<li>Li, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhanced+Hydrostability+in+Ni-Doped+MOF-5%5BTitle%5D)+AND+%22Inorg.+Chem%22%5BJournal%5D)">Enhanced Hydrostability in Ni-Doped MOF-5.</a> Inorg. Chem. 51, 9200-9207 (2012).</li>
<li>Jasuja, H., Huang, Y. -g, Walton, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adjusting+the+Stability+of+Metal+-+Organic+Frameworks+under+Humid+Conditions+by+Ligand+Functionalization%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Adjusting the Stability of Metal - Organic Frameworks under Humid Conditions by Ligand Functionalization.</a> Langmuir. 28, 16874-16880 (2012).</li>
<li>Jasuja, H., Burtch, N. C., Huang, Y. -g, Cai, Y., Walton, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Kinetic+Water+Stability+of+an+Isostructural+Family+of+Zinc-Based+Pillared+Metal+-+Organic+Frameworks%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Kinetic Water Stability of an Isostructural Family of Zinc-Based Pillared Metal - Organic Frameworks.</a> Langmuir. 29, 633-642 (2012).</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+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Enhanced Stability of Cu-BTC MOF via Perfluorohexane Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition.</a> J. Am. Chem. Soc. 134, 1486-1489 (2012).</li>
<li>Bradley, R. H., Smith, M. W., Andreu, A., Falco, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+studies+of+novel+hydrophobic+active+carbons%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Surf.+Sci%22%5BJournal%5D)">Surface studies of novel hydrophobic active carbons.</a> Appl. Surf. Sci. 257, 2912-2919 (2011).</li>
<li>Poire, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modification+of+active+carbon+by+hydrophobic+plasma+plymers%5BTitle%5D)+AND+%22Plasma+Deposition+of+Polymeric+Thin+Films%22%5BJournal%5D)">Modification of active carbon by hydrophobic plasma plymers.</a> Plasma Deposition of Polymeric Thin Films. 54, 185-196 (1994).</li>
<li>Hozumi, A., Takai, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparation+of+ultra+water-repellent+films+by+microwave+plasma-enhanced+CVD%5BTitle%5D)+AND+%22Thin+Solid+Films%22%5BJournal%5D)">Preparation of ultra water-repellent films by microwave plasma-enhanced CVD.</a> Thin Solid Films. 303 (97), 222-225 (1997).</li>
<li>Dolbier, W. R. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aDolbier%2C+WR+%22Guide+to+Fluorine+NMR+for+Organic+Chemists%22">Guide to Fluorine NMR for Organic Chemists</a>. , John Wiley & Sons, Inc. (2009).</li>
<li>Maricq, M. M., Waugh, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((NMR+IN+ROTATING+SOLIDS%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Chem.+Phys%22%5BJournal%5D)">NMR IN ROTATING SOLIDS.</a> J. Chem. Phys. 70, 3300-3316 (1979).</li>
<li>Kim, M., Cahill, J. F., Su, Y., Prather, K. A., Cohen, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Postsynthetic+ligand+exchange+as+a+route+to+functionalization+of+%27inert%27+metal-organic+frameworks%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Sci%22%5BJournal%5D)">Postsynthetic ligand exchange as a route to functionalization of 'inert' metal-organic frameworks.</a> Chem. Sci. 3, 126-130 (2012).</li>
<li>d'Agostino, R., et al. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3ad%27Agostino%2C+R+%22Advanced+Plasma+Technology%22">Advanced Plasma Technology</a>. , Wiley-VCH. (2008).</li>
<li>DeCoste, J. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((+The+effect+of+water+adsorption+on+the+structure+of+the+carboxylate+containing+metal-organic+frameworks+Cu-BTC%2C+Mg-MOF-74%2C+and+UiO-66%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mater.+Chem.+A%22%5BJournal%5D)"> The effect of water adsorption on the structure of the carboxylate containing metal-organic frameworks Cu-BTC, Mg-MOF-74, and UiO-66.</a> J. Mater. Chem. A. , (2013).</li>
</ol>

저자는 더 경쟁 재정적 이익이 없다는 것을 선언합니다.

의 Cu-BTC의 합성은 대부분의 MOFs에서와 같이 사용되는 반응물의 비율은 합성에서 수행되는 온도에 크게 의존 할 수있다. 합성에 사용 온도 나 용매 MOF 구조체 (20)의 상이한 모폴로지를 생성하기 위하여 도시 한 내용이 다른. 따라서 어떤 MOF를 합성 것에 대해 문헌에 명시된 절차에 따라 강한 중요하다. 합성을 수행 할 수있는 용기를 선택할 때 한층 한 반응물, 용매 및 합성 조건을 고려해야한다. MOFs를 하나의 물질에서 다음에 크기에서 배열 할 수 있지만 구리 - BTC는 10 ㎛의 순서에 매우 미세한 결정이있다. 여과 단계 선정 여과지 작은 수율을 극대화하기 위해 2.5 μM로, 진공 여과 단계는 미세 여과지 느리게 진행될 수 결정을 복구하기에 충분해야한다. 또, 활성화 공정 동안 서서히 170로 온도를 상승하는 것이 중요° C가 너무 빠른 속도로 온도를 상승하면 결정의 MOF의 미세 구조 또는 균열의 파괴가 발생할 가능성이있다. 퍼플 루오...

금속 - 유기 프레임 워크 (MOFs와는) 유독 가스 제거 1-3 다공성 물질의 주요 클래스가되었습니다. MOFs와는 대상 화학 물질의 상호 작용에 대한 기능을 조정할 수있는 전례없는 능력을 가지고. 이전에 매우 높은 암모니아 로딩이 밝혀졌다 (도 2 HKUST-1 또는 3의 Cu (BTC)라고도 함)의 Cu-BTC가되지만,이 물질의 구조적 안정성 (4)의 비용이다. 구리 - BTC에 대한 자세한 연구는 수분 자체가 많은 잠재적 인 응용 프로그램 5,6,21에 대한 효과를 렌더링, MOF 구조를 분해 할 수 있음을 지적했다. 액체 상태의 물이나 습도의 존재의 MOFs를 포함하는 특정 카르 복실 레이트의 구조적 불안정성은 상업용 또는 산업용으로 응용 프로그램을 7에서 사용할 수있는 주요 제지하고있다. 이는 습도의 존재하에 본래의 안정성을 갖도록 화학적 제거에 사용 MOFs와 가장 이상적 일 것이다. 그러나, 많은 MOMOF-74 및 잘라 내기 - BTC 같은 개방형 금속 사이트와 많은 MOFs와 우수한 화학적 제거 기능 2,4,8,9가있는 동안 같은 UIO-66와 같은 뛰어난 안정성과 FS는,,,별로 화학 물질 제거 기능이 있습니다. MOF-74 및 잘라 내기 - BTC에서 열린 금속 사이트는 암모니아와 같은 독성 가스의 흡수를 강화하지만,이 사이트는 또한, 물을 결합 활성 부위 중독 많은 경우에 구조 분석에 이르는에 감염 될 수 있습니다. 물 불안정 MOF의 화학적 성질을 유지하기 위해, MOFs와의 물 안정성을 향상시키기 위해 다양한 시도가 만들어져왔다. MOF-5 MOF 주변의 탄소 층을 생성함으로써, 열처리시에 방습성 향상을 갖도록 도시되어 있으나, 소수성이 증가 된 표면적을 희생하고 궁극적으로 (10) 기능성. MOF-5는 또한 hydrostability 니켈 2 + (11)를 이온으로 도핑을 통해 증가한 것으로 나타났다. 또한, 1,4 - 디아 자비 시클로 [2.2.2] 옥탄이 포함(또한 DMOFs라고도 함) 보내고으로 MOFs는 1,4 - 벤젠 디카 르 복실 레이트 링커 12,13에 다양 펜던트 기의 혼입을 통해 물 안정성의 조정을 표시하는 데 사용되었다. MOFs와 특정의 hydrostability의 부족, 높은 독성 가스 흡수와 함께 구체적 것들은 그 소수성 (14)을 증가 MOF의 표면에 불소화 그룹을 만들 수있는 퍼플 루오로 알칸의 플라즈마 강화 화학 기상 증착 (PECVD)에 사용되었다. 이 기술은 방향족 수소뿐만 아니라으로 MOFs의 내면에 다른 잠재적 인 작용기를 함유하는 임의의 MOF를 변경하는데 사용될 수 있다는 특유의 효과를 제공한다. 그러나, 기술에 의한 플라즈마 중의 반응성이 높은 라디칼의 형성을 제어하기 어려울 수있다. 라디칼은 방향족 수소 원자와 반응뿐만 아니라 CF X 그룹과 이미 MOF 표면에 반응뿐만 아니라. 절차의주의 깊은 제어는 기공 BLO을 보장 할 필요가있다ckage은 MOF 효과, 렌더링이 발생하지 않습니다. 이 기술은 탄소 재료의 습윤 특성을 변경하기 위해 다른 사람이 사용되었습니다 있지만, 우리의 지식은 이전에 미세 다공성 물질의 hydrostability을 향상하는 데 사용 된 적이 있었다 (15, 16)..

<table><tbody><tr><td>구리(II) 질산염 삼수화물</td><td>시그마-알드리치</td><td>61194</td><td></td></tr><tr><td>트리메식산</td><td>시그마-알드리치</td><td>482749</td><td></td></tr><tr><td>에탄올</td><td>시그마-알드리치</td><td>130147</td><td></td></tr><tr><td>디메틸 포름아미드</td><td>시그마-알드리치</td><td>319937</td><td></td></tr><tr><td>디클로로메탄</td><td>시그마-알드리치</td><td>187332</td><td></td></tr><tr><td>헥사플루오로에탄</td><td>Synquest Labs</td><td>1100-2-05</td><td></td></tr><tr><td>펨토 플라즈마 시스템</td><td>다이너 전자</td><td>기본 유닛 유형 B</td><td></td></tr><tr><td>플라즈마 발생기</td><td>다이너 전자</td><td>타입 D</td><td>0-100 W, 13.56MHz</td></tr><tr><td>로터리 베인 플라즈마 시스템용 펌프</td><td>Leybold</td><td>D16BCS PFPE</td><td>부식성 가스에 적합</td></tr><tr><td>분말 처리 장치</td><td>다이너 전자</td><td>옵션 5.9</td><td>유리병 및 회전 장치 플라즈마 시스템 내 장치</td></tr><tr><td>환경 챔버</td><td>관련 환경 시스템</td><td>HD-205</td><td></td></tr><tr><td>가스 크로마토그래프</td><td>Hewlet Packard</td><td>HP5890 시리즈 II</td><td></td></tr><tr><td>광이온화 검출기</td><td>O-I 분석</td><td>4430/5890</td><td></td></tr><tr><td>광이온화 검출기 램프</td><td>Excilitis</td><td>FK-794U</td><td></td></tr><tr><td>수조</td><td>NESLAB</td><td>RTE-111</td><td></td></tr><tr><td>프릿 유리관</td><td>CDA 분석</td><td>MX062101</td><td>Dynatherm 샘플링 튜브</td></tr></tbody></table>

플라즈마 통해 소수성 유기 금속 프레임 워크의 제조 암모니아의 제거에 대한 퍼플 루오로 알칸의 화학 증착을 강화

Preparation of Hydrophobic Metal-Organic Frameworks via Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition of Perfluoroalkanes for the Removal of Ammonia

퍼플 루오로 알칸의 플라즈마 강화 화학 기상 증착 (PECVD)은 긴 표면의 습윤성을 조정하기 위해 연구되었다. 금속 - 유기 프레임 워크 (MOFs와) 같은 표면적 다공성 물질의 경우, 고유 한 문제는 PECVD 트리트먼트의 자신을 제시한다. 여기에 조건을 습 이전 불안정 MOF의 개발을위한 프로토콜이 제공됩니다. 이 프로토콜은 (또한 HKUST-1이라고도 함)의 Cu-BTC, 퍼플 루오의 PECVD, 습기가 많은 조건에서 재료의 노화 및 미세 다공성 물질의 밀리그램 수량에 대한 후속 암모니아 microbreakthrough 실험과 구리 - BTC의 치료의 합성을 설명합니다. 이전에 PECVD 방법에 의해 치료 된 대부분의 물질 또는 표면과 비교했을 때의 Cu-BTC가 매우 높은 표면적 (~ 1천8백미터 ㎟ / g)을 갖는다. 이러한 챔버 압력 및 처리 시간 등의 매개 변수는 퍼플 루오로 플라즈마가 침투 확인하고 반응하는 것이 매우 중요하다내부 MOF 표면의. 또한, 여기에 기재된 설정 암모니아 microbreakthrough 실험을위한 프로토콜 시험 가스 및 미다 다양한 재료를 위해 이용 될 수있다.

<html> 대표적인 결과 내에서 저자는 4 0.30 밀리바의 압력에서 시간과 처리 50 W. MOFs와의 플라즈마 전원에 대한 (C 2 F 6) 헥사 플루오로 치료의 Cu-BTC의 0.50 g 샘플의 특성을 표시하기로 결정했습니다 적절한 조건에서 퍼플 루오로 플라즈마 강화 된 소수성을 표시해야합니다. 이는 액체 상태의 물 위에 분말을 놓고 샘플 수레 또는 가압 펠릿에 접촉각 물 측정은도 1에 도시 된 바와 같이 결정하는 경우에 의해 설명 될 수있다. 구리 - BTC 및 잘라 내기 - BTC 펠렛 처리 된 C 2 F 6 플라즈마의 접촉 각도는 각각 59 °와 123 °로 측정되었다. CF의 존재는 기공의 표면에 개를 X는 물에 반발하는 물질을 일으키는 물질의 소수성에 추가한다. &quo...

여기서 같은 그들의 안정성 및 소수성을 향상시키기 위해 금속 - 유기 프레임 워크와 같은 미세 다공성 물질에 퍼플 루오로 알칸의 플라즈마 강화 화학 기상 증착을위한 절차가 설명된다. 또한, 샘플의 밀리그램 양의 돌파 테스트를 상세히 설명한다.

Plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) of perfluoroalkanes has long been studied for tuning the wetting properties of surfaces. For high ...

다음 실험의 전반적인 목표는 소수성 금속 유기 골격체를 제작하여 수분 안정성을 높이는 것입니다. 이는 우선 두 번째 단계로 VO 열처리 방법을 통해 금속 유기 골격체를 합성함으로써 달성됩니다. 합성된 금속 유기 골격체는 플라스마 강화 화학 기상 증착법을 이용해 퍼플루오로알칸을 처리함으로써 내외부 표면에 소수성 그룹을 추가합니다.다음으로, 재료를 숙성시킨 후 마이크로 파과 장치(micro breakthrough apparatus)를 사용하여 결과물의 암모니아 흡착 용량을 평가합니다. 결과적으로 HD 플라즈마 처리된 시료에서 암모니아 흡착량이 증가함이 입증되었습니다. 이 기술의 응용 범위는 다양한 주변 환경 조건에서도 안정적인 여러 다른 다공성 재료 내의 소수성 금속-유기 골격체(metal organic frameworks) 제작으로 확장될 수 있습니다.이러한 재료들은 가스 저장, 여과, 촉매 작용, 그리고 구조적 안정성이 매우 중요한 약물 전달 등 다양한 분야에 응용됩니다. 습식 화학을 이용한 기존의 합성 후 수정 방법과 비교했을 때 이 기술의 주요 장점은, 퍼플루오로알칸(per fluoro alkanes)의 플라즈마 강화 화학 기상 증착이 존재하는 작용기에 관계없이 다양한 재료에 적용될 수 있다는 점입니다. 또한, 이 기술은 용매를 사용하지 않으므로 폐기물 발생이 최소화되어 다른 방법들보다 더 친환경적입니다.먼저, 100 mL 스크류 캡 용기에 탈이온수 12.5 mL와 dimethylformamide 12.5 mL를 넣고 약 5분 동안 교반한 후, copper(II) nitrate hydrate 0.87 g와 trimesic acid 0.5 g를 순차적으로 용기에 첨가하고 생성된 푸른색 용액을 약 5분 동안 교반합니다. 그다음 용기를 닫고 120 °C로 예열된 오븐에 약 24시간 동안 보관합니다. 용기가 상온으로 식으면, 2.5 µm 이상의 결정을 회수할 수 있는 여과지를 사용하여 진공 여과를 통해 copper BTC 결정을 회수합니다.그 후, 생성된 결정을 10 milliliters의 di chloro methane으로 3회 헹구고, 결과물을 20 milliliter 바이알로 옮깁니다. 다음으로, 결정이 잠길 정도로 충분한 양의 di chloro methane을 넣고 바이알을 밀봉합니다. copper BTC 기공에서 휘발성이 낮은 용매들의 제거를 돕기 위해, 향후 3일 동안 24시간마다 용매를 신선한 di chloro methane으로 교체합니다.구리 BTC 결정을 여과한 후, 진공 오븐에서 170 °C까지 서서히 가열하여 물질 내의 잔류 게스트 분자를 모두 제거합니다. 각 실험에 앞서 분말 X선 회절법과 푸리에 변환 적외선 분광법을 통해 구리 BTC 결정의 구조와 화학적 조성을 확인했습니다.플라스마 반응기와 플라스마 처리 공정에 사용될 모든 유리 기구를 50 W의 공기 플라스마로 최소 30분 동안 세척하십시오. 세척이 완료되면, 250 mL Pyrex 병에 활성 구리 BTC 0.5 g을 넣고 병 전체에 고르게 펼쳐 균일한 처리가 이루어지도록 하십시오. 그 다음, 진공 인가 시 시료 손실을 최소화하기 위해 병 입구에 투과성 천을 씌우고 고무줄로 고정하십시오.다음으로, 병을 플라즈마 챔버에 넣습니다. 샘플에 흡수되었을 수 있는 수분을 제거하기 위해 챔버 압력이 0.2 millibar 이하가 될 때까지 진공을 가하고 이를 최소 30분 동안 유지합니다. HEXA fluoro, ETH ethane 가스를 장비에 연결합니다.그런 다음 질량 유량 제어기를 조절하여 반응 챔버를 적절한 양의 hexafluoroethane 가스로 채웁니다. 실험에 필요한 압력을 유지하기 위해 P-E-C-V-D 장치 내의 병을 회전시켜 분말이 더욱 균일하게 처리되도록 합니다. 13.56 megahertz RF 발생기를 사용하여 원하는 전력으로 플라즈마를 점등하고, lc 매칭 유닛으로 무선 주파수를 조정하여 반사파를 최소화하면서 전력을 최대화합니다.처리가 완료되면 챔버 내의 잔류 hexa fluoro et ethane 가스를 배출하고, 건조 공기를 주입하여 대기압까지 벤팅합니다. P-E-C-V-D 장치에서 샘플을 꺼내고, 병 측면에 붙은 처리된 물질을 20 milliliter 바이알에 회수합니다. 미반응 hexa fluoro et ethane 가스를 제거하기 위해 뚜껑을 연 바이알을 120 °C로 예열된 오븐에 2시간 동안 둡니다.오븐에서 처리된 물질을 꺼낸 후, 대기 중의 수분 흡수를 방지하기 위해 데시케이터로 옮깁니다. 병에 남아 있는 잔류물을 물로 헹구고 여과하여 폐기물을 회수하고 적절하게 처리합니다. 고체 상태 fluorine, 핵자기공명 푸리에 변환 적외선 분광법 및 X선 광전자 분광법을 사용하여 처리된 copper BTC의 특성을 분석합니다.그 다음, 환경 챔버의 설정 온도와 상대 습도를 각각 45 °C와 100%로 설정하십시오. 평형 상태에 도달한 후, 시료를 개방형 용기에 고르게 펴서 챔버에 3일 동안 보관하십시오. 에이징 과정이 완료되면, 구리 BTC 시료를 X선 회절 분석과 77 K에서의 질소 흡착 등온선 분석으로 특성화하여 분해 정도를 결정하십시오.다음으로, 먼저 빈 밸러스트에 순수 암모니아 210 milliliters를 주입하여 5 milligrams per meter cubed 농도의 14.6 liter 암모니아 밸러스트를 준비합니다. 그 후, 밸러스트를 zero air로 채워 15 PS.I 압력으로 맞춥니다. 밸러스트를 마이크로 파과 장치(micro breakthrough apparatus)에 직렬로 연결합니다. 마이크로 파과 장치에 공시험관(blank tube)을 장착하여 가동합니다.암모니아와 건조 공기의 질량 유량 제어기를 각각 8 및 12 mL/min으로 설정하여 2000 mg/m³ 농도의 암모니아를 20 mL/min의 유량으로 생성합니다. 프로그래밍된 방법을 실행하여 가스크로마토그래프와 광이온화 검출기를 제어함으로써 암모니아의 공급 신호를 측정합니다. 유출구 쪽의 공칭 내경 4 mm 유리관 내 유리 프리트 아래에 소량의 유리솜을 배치합니다.시료를 4 mm 높이까지 채우고 무게를 측정합니다. 그 다음, 유리관에 건조 공기를 흘려보내 흡수된 수분을 제거하면서 시료를 150 °C에서 1시간 동안 가열합니다. 건조된 시료의 무게를 측정한 후, 튜브를 라인에 연결하고 25 °C로 설정된 항온수조에 수직으로 고정합니다.암모니아와 건조 공기의 질량 유량 제어기를 각각 8mL/min 및 12mL/min으로 설정하여, 시료를 우회시켜 공급 가스로 충전 라인을 채우는 동안 2000mg/m³ 농도의 암모니아가 20mL/min의 유량으로 흐르도록 합니다. 이후, 암모니아 스트림을 시료에 통과시키고 프로그래밍된 방법을 실행하여 가스 크로마토그래피와 광이온화 검출기를 제어함으로써 유출수 내 암모니아 농도를 모니터링합니다. 유출수 농도가 공급 농도에 도달하면 암모니아 스트림을 차단하고, 시료에 강하게 흡착되지 않은 암모니아가 탈기되도록 둡니다.X선 회절 및 푸리에 변환 적외선 분석을 통한 노출 후 분석을 위해 시료를 항온수조에서 꺼냅니다. 마지막으로, 가스크로마토그래피의 시간 대비 신호 데이터를 적분하여 시료의 암모니아 로딩량을 결정합니다. 적절한 조건에서 퍼플루오로알칸 플라스마로 처리된 나방 시료는 향상된 소수성을 나타내야 합니다. 이는 분말을 액체 상태의 물 위에 올려 시료가 뜨는지 확인하거나, 압축 펠릿의 물 접촉각을 측정함으로써 증명할 수 있습니다.여기서 보는 바와 같이, copper BTC와 HEXA fluoro eth ethane 플라즈마 처리된 copper BTC 펠릿의 접촉각은 각각 59도와 123도로 측정되었습니다. 기공 표면에 CFX 그룹이 존재함으로써 재료의 소수성이 증가하여 재료가 물을 밀어내게 됩니다. CF 결합의 존재는 1300에서 1, 140 inverse centimeters 사이의 스펙트럼 밴드로 나타납니다.여기에서 볼 수 있듯이 감쇄 전반사 푸리에 변환 적외선 분광법 결과에서는, 여기에서 보여주는 것과 같이 불소 마법각 회전 핵자기 공명 또는 X선 광전자 분광법을 통해 불소화 정도와 CFX 종의 유형 확인을 수행할 수 있습니다. 이 시료에서 관찰된 두 가지 주요 불소 종은 약 -87 ppm의 CF2 그룹과 약 -152 ppm의 CF 그룹입니다. 약 -80 ppm에서 CF3 그룹을 나타내는 작은 피크가 관찰됩니다. 그 외의 모든 유의미한 피크는 모피크로부터 약 9 kHz 간격으로 나타나는 스피닝 사이드 밴드를 나타냅니다.CFX 그룹은 MOF의 내면과 반응한 그룹들과 MOF 결정 외부에 형성된 무정형 코팅의 조합일 가능성이 높습니다. CF2 및 CF 종의 스피닝 사이드 밴드(spinning side bands)의 크기가 크고 양이 많다는 것은 이러한 CFX 그룹이 구리 BTC 구조에 단단히 결합되어 있으며 상대적으로 이동성이 낮음을 나타냅니다. 구리 BTC와 HOF fluoro ETH 에탄 플라스마 처리된 구리 BTC 샘플의 X선 회절 패턴이 45 °C, 100%RH에서 3일 동안 에이징된 후의 모습으로 여기에 제시되어 있습니다.패턴을 통해 처리되지 않은 시료의 구조가 거의 완전히 변화했음을 알 수 있습니다. 반면, 플라스마 처리된 시료는 구조적 변화가 매우 적게 나타납니다. 이러한 결과는 가혹한 습도 조건에서도 구조적 안정성이 향상되었음을 나타냅니다.2000 mg/m³ 농도의 암모니아에 대해 노화된 copper BTC 및 HOF fluoro eth Ethan 처리된 copper BTC 시료의 미세 파과 시험 결과가 여기에 제시되어 있습니다. 파과 곡선 상단의 적분을 통해 구한 용량은 copper BTC의 경우 g당 1.1 mmol의 암모니아였으며, hexa fluoro ETH ethane 플라즈마 처리된 copper BTC의 경우 g당 5.3 mmol의 암모니아였습니다. 노화 후 플라즈마 처리된 copper BTC 시료의 암모니아 흡착량이 향상된 것은 노화된 copper BTC 시료와 비교했을 때 원래의 copper BTC 결정 구조가 유지되었기 때문입니다.이 절차를 수행할 때, 모든 퍼플루오로알칸(per fluoro alcan) 플라즈마에서는 불화수소 및 기타 부식성 가스가 형성될 가능성이 있다는 점을 기억하는 것이 중요합니다. 모든 튜빙 밸브, 질량 유량 제어기, 연결부, 진공 펌프의 씰이 부식 방지 재질로 제작되었는지 확인하고 정기적으로 점검하는 등, 이러한 유해 물질로부터 사용자 및 장비를 보호하기 위해 특별한 주의를 기울여야 합니다. 이 절차를 통해 표면에 불소화 종이 형성된 많은 새로운 미세 다공성 재료를 개발할 수 있습니다.이러한 작용기들은 재료의 습윤 특성과 소수성에 영향을 미칠 뿐만 아니라, 변형된 재료의 내부 표면이 강한 극성을 띠고 화학적으로 불활성 상태가 됨에 따라 흡수 특성 또한 변화시킵니다.

preparation-hydrophobic-metal-organic-frameworks-via-plasma-enhanced

Research

연구

JoVE Journal

Chemistry

화학

의도적으로 설계 금속 - 유기 골격 물질의 합성, 활성화 및 특성은 빌딩 블록 (building block)이 호환되지 않거나 원치 않는 형체가 열역학적으로 원하는 형태를 통해 선호하는 아르 특히, 도전이다. 우리는 초 임계 CO 2 건조를 통해 모세 혈관 및 활성화 용매를 이용한 링커 교환, 분말 X-선 회절의 응용 프로그램은 이러한 문제의 일부를 해결할 수있는 방법에 대해 설명합니다.

기능화의 합성 및 특성 금속 - 유기 프레임 워크

높은 표면적의 미세 다공성 배위 폴리머로 내부적으로 코팅된 거대 다공성 고분자 모놀리식으로 구성된 다공성 하이브리드 분리 매체의 준비 절차가 제시됩니다.

포스 포의 향상된 농축을위한 거대 다공성 고분자 모노리스에 다공성 조정 폴리머 코팅의 제조

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.

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

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.

향상 된 수 분 저항 금속-유기 프레임 워크의 표면 기능화

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.

Ultrathin 높은 성능 금속-유기 프레임 워크 막의 전기 이동 화

여기에서는 공기가 없는 조건에서 저가 금속 및 다중 주제 포스핀 링커로부터 저가 금속-유기 프레임워크(LVMOF)를 합성하기 위한 프로토콜을 설명합니다. 생성된 물질은 저가 금속계 균질 촉매의 불균일 촉매 모방체로서 잠재적인 응용을 갖는다.

Multitopic Phosphine Linkers로부터 저가 금속-유기 프레임워크의 합성을 위한 실험적 접근법

새로운 금속-유기 프레임워크(MOF)의 표적 합성은 어렵고 그 발견은 화학자의 지식과 창의성에 달려 있습니다. 고처리량 분석법을 사용하면 복잡한 합성 파라미터 필드를 빠르고 효율적으로 탐색할 수 있어 결정질 화합물을 찾고 합성 및 구조적 추세를 식별하는 프로세스를 가속화할 수 있습니다.

고처리량 방법을 사용한 isoreticular al(III) phosphonate 기반 금속-유기 프레임워크 화합물의 발견 및 합성 최적화

합성 후 리간드 교환(PSE)은 금속-유기 프레임워크(MOF)에 작용기를 설치하기 위한 다재다능하고 강력한 도구입니다. 트리아졸 및 테트라졸 기능화 리간드를 함유하는 용액에 MOF를 노출시키면 PSE 공정을 통해 이러한 헤테로사이클릭 모이어티를 Zr-MOF에 통합할 수 있습니다.

합성 후 리간드 교환을 통한 트리아졸 및 테트라졸 기능화 Zr 기반 금속-유기 프레임워크의 합성

자체 조립된 금속-유기 프레임워크 단층의 합성 및 특성화를 위한 프로토콜은 고분자 접목, 금속-유기 프레임워크(MOF) 결정을 사용하여 제공됩니다. 이 절차는 고분자 접목된 MOF 입자가 주사 전자 현미경 이미징으로 입증된 바와 같이 잘 형성된 독립적인 단층 구조를 생성하여 공기-물 계면에서 자체 조립될 수 있음을 보여줍니다.

Synthesis and Characterization of Self-Assembled Metal-Organic Framework Monolayers Using Polymer-coated Particles(고분자 코팅 입자를 사용한 자체 조립된 금속-유기 프레임워크 단층의 합성 및 특성 분석)

이 글에서는 젤라틴의 상분리와 공응호흡과 관련된 열가역적 특성의 이점을 누리는 MOF-젤라틴 하이드로겔의 제제를 소개합니다. 이 하이드로겔 복합재료는 높은 MOF 하중, 큰 다공성, 젤라틴 매트릭스 내 MOF 입자의 공간적 분포를 잘 나타냅니다.

금속-유기 프레임워크-젤라틴 하이드로겔의 조제를 통해 조성

배우세요 소수성 금속-유기 프레임워크 제조법을 플라즈마 증강 화학 기상 증착으로. 퍼플루오로알칸 처리가 암모니아 흡수 능력을 향상시키고 습한 환경에서 구조적 안정성을 확보하는 방법을 확인하세요.

플라즈마 통해 소수성 유기 금속 프레임 워크의 제조 암모니아의 제거에 대한 퍼플 루오로 알칸의 화학 증착을 강화

더 많은 동영상 탐색