Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.

Methodenartikel

Synthese en karakterisering van zelf-geassembleerde metaal-organische raamwerk monolagen met behulp van polymeer-gecoate deeltjes

3K weergaven

⸱

DOI:

10.3791/66497

⸱

14 juni 2024

 , 
1Department of Chemistry and Biochemistry, University of California, San Diego

In dit artikel

Samenvatting

Een protocol voor de synthese en karakterisering van zelfgeassembleerde metaal-organische raamwerkmonolagen wordt geleverd met behulp van polymeergeënte, metaal-organische raamwerk (MOF) kristallen. De procedure toont aan dat polymeer-geënte MOF-deeltjes zichzelf kunnen assembleren op een lucht-watergrensvlak, wat resulteert in goed gevormde, vrijstaande monolaagstructuren, zoals blijkt uit scanning-elektronenmicroscopiebeeldvorming.

Samenvatting

Metaal-organische raamwerken (MOF's) zijn materialen met potentiële toepassingen op gebieden zoals gasadsorptie en -scheiding, katalyse en biogeneeskunde. Pogingen om de bruikbaarheid van MOF's te vergroten, omvatten de bereiding van verschillende composieten, waaronder polymeer-geënte MOF's. Door polymeren rechtstreeks op het buitenoppervlak van MOF's te enten, kunnen problemen van onverenigbaarheid tussen polymeren en MOF's worden overwonnen. Polymeerborstels die zijn geënt op het oppervlak van MOF's kunnen dienen om de MOF te stabiliseren en tegelijkertijd deeltjesassemblage mogelijk te maken in zelfgeassembleerde metaal-organische raamwerkmonolagen (SAMM's) via polymeer-polymeerinteracties.

Controle over de chemische samenstelling en het molecuulgewicht van het geënte polymeer kan het mogelijk maken om de SAMM-kenmerken af te stemmen. In dit werk worden instructies gegeven over hoe een kettingoverdrachtsmiddel (CTA) op het oppervlak van de MOF UiO-66 (UiO = Universitetet i Oslo) moet worden geïmmobiliseerd. De CTA dient als startplaats voor de groei van polymeren. Zodra polymeerketens uit het MOF-oppervlak zijn gegroeid, wordt de vorming van SAMM's bereikt door zelfassemblage op een lucht-watergrensvlak. De resulterende SAMM's worden gekarakteriseerd en aangetoond dat ze vrijstaand zijn door middel van scanning-elektronenmicroscopiebeeldvorming. De methoden die in dit artikel worden gepresenteerd, zullen naar verwachting de bereiding van SAMM's toegankelijker maken voor de onderzoeksgemeenschap en daardoor hun potentieel gebruik als MOF-polymeercomposiet vergroten.

Inleiding

Metaal-organische raamwerken (MOF's) zijn kristallijne, poreuze materialen die grote oppervlakken bieden en tegelijkertijd gemakkelijk afstembaar zijn door modificaties van de organische liganden of metaalknopen 1,2. MOF's zijn opgebouwd uit twee componenten: een organische ligand en metaalionen (of metaalionenclusters die secundaire bouweenheden (SBU's) worden genoemd). MOF's zijn onderzocht voor chemische (bijv. gas) opslag, scheidingen, katalyse, detectie en medicijnafgifte. Over het algemeen worden MOF's gesynthetiseerd in de vorm van kristallijne poeders; Voor het gebruiksgemak in veel toepassingen is formulering in andere vormfactoren echter wenselijk, zo niet noodzakelijk 3,4. Zo zijn bijvoorbeeld gemengde matrixmembranen (MMM's) van MOF's met polymeren gerapporteerd als een bijzonder nuttige samenstelling van MOF's en polymeren5. In sommige gevallen kunnen MMM's echter beperkingen hebben als gevolg van de onverenigbaarheid/onmengbaarheid tussen MOF en polymeercomponenten 5,6. Daarom zijn strategieën onderzocht om polymeertransplantatie rechtstreeks op MOF-deeltjes op te nemen om polymeergeënte MOF's te vormen.

Anorganische en metallische nanodeeltjes vertonen uniek gedrag in termen van optische, magnetische, katalytische en mechanische eigenschappen 7,8. Ze hebben echter de neiging om na synthese gemakkelijk te aggregeren, wat hun verwerkbaarheid kan belemmeren. Om hun verwerkbaarheid te verbeteren, kunnen polymeerketens op het deeltjesoppervlak worden geënt9. Nanodeeltjes met een hoge entdichtheid bieden een uitstekende dispersie en stabiliteit dankzij gunstige enthalpische interacties tussen oppervlaktepolymeren en de oplosmiddel- en entropische afstotingsinteracties tussen de deeltjes10. Het enten van polymeren op deeltjesoppervlakken kan worden bereikt door middel van verschillende strategieën11. De meest eenvoudige benadering is de 'entting to'-deeltjesstrategie, waarbij functionele groepen, zoals thiolen of carbonzuren, aan de uiteinden van polymeerketens worden geïntroduceerd om direct aan het nanodeeltje te binden. Wanneer complementaire chemische groepen, zoals hydroxylen of epoxiden, aanwezig zijn op het deeltjesoppervlak, kunnen polymeerketens op deze groepen worden geënt via covalente chemische benaderingen12,13. De 'enten van' deeltje of oppervlakte-geïnitieerde polymerisatiemethode omvat het verankeren van initiators of chain transfer agents (CTA's) aan het oppervlak van nanodeeltjes en vervolgens het laten groeien van polymeerketens op het deeltjesoppervlak door middel van oppervlakte-geïnitieerde polymerisatie. Met deze methode wordt vaak een hogere entdichtheid bereikt dan de 'enten op'-aanpak. Bovendien maakt enten de synthese van blokcopolymeren mogelijk, waardoor de diversiteit aan polymeerstructuren die op een deeltjesoppervlak kunnen worden geïmmobiliseerd, wordt vergroot.

Voorbeelden van polymeer enting op MOF-deeltjes zijn begonnen op te duiken, grotendeels gericht op het installeren van polymerisatieplaatsen op de organische liganden van de MOF. In een recente studie gepubliceerd door Shojaei en collega's, werden vinylgroepen covalent gehecht aan de liganden van Zr(IV)-gebaseerde MOF UiO-66-NH2 (UiO = Universitetet i Oslo, waar de tereftaalzuurligand een aminosubstituent bevat), gevolgd door methylmethacrylaat (MMA) polymerisatie om polymeer-geënte MOF's te creëren met een hoge entdichtheid (Figuur 1A)14. Op dezelfde manier functionaliseerden Matzger en collega's de aminegroepen op een kern-shell MOF-5 (ook bekend als IRMOF-3@MOF-5) deeltjes met 2-broom-iso-butylgroepen. Met behulp van polymerisatie geïnitieerd door de 2-broom-iso-butylgroepen, creëerden ze poly(methylmethacrylaat) (PMMA)-getransplanteerd PMMA@IRMOF-3@MOF-515.

Naast het functionaliseren van het ligand van de MOF voor enten van polymerisatie, zijn er ook nieuwe methoden onderzocht die plaatsen creëren voor polymeertransplantatie via coördinatie met de metaalcentra (ook bekend als SBU's) van de MOF. Een ligand die kan binden aan de MOF-metaalcentra, zoals catechol (Figuur 1B), kan bijvoorbeeld worden gebruikt om te coördineren met blootgestelde metaalplaatsen op het MOF-oppervlak. Met behulp van een catechol-gefunctionaliseerd kettingtransfermiddel (cat-CTA, figuur 1B) kan het MOF-oppervlak worden gefunctionaliseerd en geschikt worden gemaakt voor een transplantatie uit polymerisatie.

Onlangs is de bovengenoemde strategie voor het synthetiseren van MOF's-polymeercomposieten ook gebruikt voor het maken van vrijstaande MOF-monolagen 16,17,18. MOF's zoals UiO-66 en MIL-88B-NH2 (MIL = Materials of Institute Lavoisier) werden oppervlakte-gefunctionaliseerd met pMMA met behulp van een ligand-CTA-strategie (Figuur 1B). De polymeer-geënte MOF-deeltjes werden zelf geassembleerd op een lucht-waterinterface om zelfdragende, zelfgeassembleerde metaal-organische raamwerkmonolagen (SAMM's) te vormen met een dikte van ~ 250 nm. Het polymeergehalte in deze composieten was ~20 gew.%, wat aangeeft dat SAMM's ~80 gew.% MOF belasting bevatten. Vervolgstudies toonden aan dat verschillende vinylpolymeren op UiO-66 konden worden geënt om SAMM's met verschillende kenmerken te produceren19. Analytische technieken zoals thermogravimetrische analyse (TGA), dynamische lichtverstrooiing (DLS) en gelpermeatiechromatografie (GPC) werden gebruikt om de hoogte van de polymeerborstel en de entdichtheid van de op het oppervlak geënte MOF-polymeercomposieten te berekenen.

Hierin wordt de bereiding van SAMM's uit UiO-66-pMA (pMA = poly(methylacrylaat)) gepresenteerd. Voor de polymerisatie van methylacrylaat (MA) wordt 2-(dodecylthiocarbonothioylthio)-2-methylpropionzuur (DDMAT, figuur 1B) gebruikt als CTA19. De functionalisering van de UiO-66 deeltjes met cat-DDMAT is essentieel voor het enten van pMA. Cat-DDMAT kan worden gesynthetiseerd door middel van een acyleringsprocedure in twee stappen van een in de handel verkrijgbare CTA en dopaminehydrochloride19. Het is ook van cruciaal belang om UiO-66-deeltjes van uniforme grootte te gebruiken voor de succesvolle vorming van SAMM's19; daarom is de UiO-66 die in deze studie is gebruikt, bereid met behulp van de continue additiemethode20. De polymerisatiemethode die wordt gebruikt voor het vormen van de polymeer-geënte MOF-deeltjes is foto-geïnduceerde omkeerbare additie-fragmentatieketenoverdracht (RAFT) uitgevoerd onder blauw LED-licht (met behulp van een in eigen huis gebouwde fotoreactor, figuur 2) met een tris(2-fenylpyridine)iridium (Ir(ppy)3) fotokatalysator. RAFT-polymerisatie geeft een uitzonderlijk smalle polymeerdispersiteit die nauwkeurig kan worden gecontroleerd. Vrije CTA wordt opgenomen tijdens de polymerisatiereactie omdat de verhouding tussen transfermiddel en monomeer controle over het molecuulgewicht tijdens polymerisatie mogelijk maakt. De hoeveelheid cat-DDMAT-overdrachtsmiddel op het oppervlak van de MOF-deeltjes is klein; daarom wordt een teveel aan vrije CTA toegevoegd en wordt de te gebruiken hoeveelheid monomeer berekend op basis van de hoeveelheid aanwezige vrije CTA21. Na polymerisatie wordt het vrije polymeer dat uit de vrije CTA wordt geproduceerd, verwijderd door te wassen, waardoor alleen het polymeer-geënte UiO-66-pMA overblijft. Vervolgens wordt dit composiet in hoge concentratie gedispergeerd in tolueen en gebruikt om SAMM's te vormen op een lucht-watergrensvlak.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

1. Oppervlaktemodificatie van UiO-66 met cat-DDMAT

  1. Vervang het oplosmiddel van UiO-66 uit methanol door water.
    1. Bereid UiO-66 in methanol in een concentratie van 20 mg/ml.
      OPMERKING: Volgens Wang et al.20 wordt homogeen UiO-66 na synthese gewassen met DMF en methanol en vervolgens in gedispergeerde toestand opgeslagen in methanol.
    2. Breng de 10 ml UiO-66 suspensie over in een conische centrifugebuis van 15 ml met behulp van een pipet.
    3. Centrifugeer bij ongeveer 10.000 × g gedurende 10 minuten, verwijder het supernatant en voeg 10 ml gedeïoniseerd (DI) water toe.
      OPMERKING: In gevallen waarin de deeltjes onder deze omstandigheden niet volledig bezinken, kan een extra centrifugatiestap van 10 minuten worden uitgevoerd.
    4. Redisperseer de UiO-66 deeltjes in water.
      OPMERKING: Voor een adequate dispersie kan het gebruik van sonicatie en vortexing (maximale snelheid kan worden gebruikt) bij kamertemperatuur nodig zijn.
    5. Centrifugeer opnieuw onder dezelfde omstandigheden als in stap 1.1.3., voeg 10 ml vers DI-water toe en dispergeer opnieuw.
  2. Los 10 mg cat-DDMAT op in 5 ml chloroform.
    1. Weeg 10 mg cat-DDMAT af in een injectieflacon van 20 ml.
    2. Voeg 5 ml chloroform toe aan de injectieflacon met behulp van een maatcilinder.
    3. Sluit de injectieflacon af en sonificeer bij kamertemperatuur tot een heldere oplossing is bereikt.
  3. Draai de cat-DDMAT-oplossing met de UiO-66-oplossing gedurende 3 min.
    1. Breng achtereenvolgens de UiO-66 waterdispersie van stap 1.1 en de cat-DDMAT-oplossing van stap 1.2 over naar een conische centrifugebuis van 40 ml.
    2. Zorg voor voldoende mengen door 3 minuten te vortexen.
  4. Voeg 20 ml ethanol toe aan het mengsel met behulp van een cilinder en schud voor grondig mengen.
    OPMERKING: Er kan wat extra vortexen nodig zijn voor een goede menging.
  5. Dompel het mengsel onder aan centrifugatie, was het met 40 ml ethanol en disperleer het in 10 ml DMSO voor opslag.
    1. Centrifugeer bij ongeveer 10.000 × g gedurende 10 minuten, verwijder het supernatant en voeg 40 ml verse ethanol toe.
      OPMERKING: In gevallen waarin de deeltjes onder deze omstandigheden niet volledig bezinken, kan een extra centrifugatiestap van 10 minuten worden uitgevoerd.
    2. Sonicaat om een goede redispersie te garanderen.
    3. Centrifugeer opnieuw onder dezelfde omstandigheden als in stap 1.5.1, voeg 40 ml verse ethanol toe en dispergeer opnieuw.
      OPMERKING: Bij het centrifugeren kan worden waargenomen dat de oorspronkelijk witte UiO-66 verandert in een lichtgeel, wat de functionalisatie met DDMAT bevestigt.
    4. Voeg na nog een centrifugeerronde 5 ml DMSO toe aan de buis.
    5. Sonificeer de deeltjes om maximale dispersie te bereiken en over te brengen naar een conische centrifugebuis van 15 ml.
    6. Voeg 5 ml verse DMSO toe aan een tube van 50 ml om de resterende deeltjes te verspreiden.
    7. Breng de DMSO-dispersie in de 50 ml-slang over naar de 15 ml-slang om te combineren met de originele DMSO-dispersie.
    8. Meng door vortexing en sonicatie en bewaar het monster.
      OPMERKING: De gele kleur van cat-DDMAT maakt het mogelijk om de functionalisering van het oppervlak te observeren door middel van een verandering in de kleur van de deeltjes (Figuur 3)

2. Polymerisatie van methylacrylaat uit UiO-66-DDMAT

  1. Breng 2 ml van de UiO-66-DDMAT-dispersie in DMSO over in een rondbodemkolf van 10 ml (RBF) met behulp van een pipet.
    OPMERKING: Als de dispersie voor een langere periode is opgeslagen, kan deze weer uniform worden gemaakt door extra vortexing en sonicatie voordat deze wordt overgebracht naar de RBF.
  2. Voeg al roerend de Ir(ppy)3 katalysator oplossing en de DDMAT bouillonoplossing toe.
    1. Plaats een roerstaaf in de RBF en bevestig deze op een roerplaat.
    2. Begin met roeren en voeg 12 μl van de Ir(ppy)3 bouillonoplossing (1 mg/ml in DMF) toe met behulp van een micropipet.
    3. Voeg 0,45 ml van de DDMAT-bouillonoplossing (10 mg/ml in DMF) toe met behulp van een micropipet.
      OPMERKING: Ir(ppy)3 - en DDMAT-voorraadoplossingen werden van tevoren bereid in hun respectievelijke concentraties en bewaard in de koelkast op een schaal van 1-3 ml.
  3. Voeg 1,7 ml methylacrylaat toe aan een injectieflacon van 20 ml en los dit op in 2 ml verse DMSO met behulp van een micropipet.
    OPMERKING: Sonicatie kan worden gebruikt om de vorming van een homogene oplossing te bereiken.
  4. Voeg de oplossing langzaam druppelsgewijs toe aan de reactiekolf.
  5. Stop met roeren, sluit de RBF af met een septum en ontgas gedurende 15 minuten.
    1. Stop met roeren en sluit de RBF goed af met een septum.
    2. Sluit de lange naald (in het bereik van 21 tot 22G) aan op een stikstoftoevoerspruitstuk.
    3. Steek de lange naald door het septum om de interne luchtlaag van de RBF te bereiken.
    4. Steek een korte naald (in het bereik van 21 tot 22 G) door het septum om een uitlaat te creëren.
    5. Open de stikstofklep en laat de lange naald naar de onderkant van de RBF zakken.
    6. Til de lange naald na 15 minuten op naar de interne luchtlaag van de RBF.
    7. Verwijder eerst de korte naald, gevolgd door de lange naald, zorg ervoor dat er geen lucht van buitenaf in de RBF komt.
    8. Sluit de stikstofklep.
  6. Start de reactie onder een blauwe LED-lichtbron (λ = 455 nm).
    1. Plaats een in eigen huis gebouwde LED-fotoreactor met blauw licht op een roerplaat.
      OPMERKING: De fotoreactor is gebouwd met behulp van een 12 V waterdichte flexibele LED-stripverlichting (Figuur 2).
    2. Sluit de stroom aan, controleer de lichtemissie en bedek het bovenste deel met aluminiumfolie om overmatige blootstelling aan blauw licht te voorkomen.
      NOTITIE: Sluit het niet volledig af om de warmte die tijdens de polymerisatie wordt gegenereerd te laten ontsnappen.
    3. Start opnieuw roeren.
  7. Schakel de LED uit wanneer de viscositeit van de reactieoplossing toeneemt tot het punt waarop deze niet meer kan worden geroerd.
  8. Voeg overtollig aceton toe aan de RBF, verdun het mengsel en breng over in een tube van 50 ml.
    1. Verwijder het septum van de RBF en voeg aceton toe om de ruimte te vullen.
    2. Roer ongeveer 1 uur om een homogeen mengsel te verkrijgen.
    3. Breng het mengsel over in een conische centrifugebuis van 50 ml.
    4. Voeg verse aceton toe aan de RBF en roer nog een uur om de resterende producten op te vangen.
    5. Breng het mengsel in de RBF over in de tube van 50 ml om te combineren met het eerst verzamelde mengsel.
  9. Vul tot 40 ml met aceton en meng om vrij polymeer op te lossen.
  10. Was het mengsel tot er geen vrij polymeer meer oplost in aceton en verander vervolgens het oplosmiddel in tolueen.
    1. Pas na centrifugeren en verwijdering van het bovendrijvende middel het volume aan tot 40 ml met verse aceton.
    2. Verspreide deeltjes door middel van sonicatie en vortex, gevolgd door een nieuwe ronde van centrifugatie.
    3. Herhaal dit totdat er geen vrij polymeer meer oplost in het supernatant.
      OPMERKING: Een nacht weken in verse aceton na het dispergeren kan een effectieve methode zijn om de afgifte van polymeren met een lange keten te vergemakkelijken.
  11. Dispergeer de productdeeltjes in 10 ml tolueen.
    1. Voeg 5 ml tolueen toe aan het product na verwijdering van het bovendrijvende middel.
    2. Verspreid deeltjes door middel van sonicatie en vortex en breng ze vervolgens over naar een nieuwe conische centrifugebuis van 15 ml.
    3. Voeg vers tolueen (5 ml) toe aan de tube van 50 ml om eventuele resterende deeltjes te verspreiden.
    4. Breng de tolueendispersie over van de 50 ml-buis naar de 15 ml-buis om te combineren met de originele tolueendispersie.
    5. Meng door vortex en sonicatie en bewaar het monster.
      OPMERKING: Homogeen gedispergeerd UiO-66-pMA wordt verkregen als een doorschijnende suspensie. (Figuur 3)

3. Zelfassemblage van deeltjes

  1. Na centrifugeren dispergeren de deeltjes in tolueen tot een volume van minder dan 20% van de oorspronkelijke hoeveelheid.
    1. Centrifugeer de in tolueen gedispergeerde deeltjessuspensie onder dezelfde omstandigheden als in stap 1.1.3.
    2. Verwijder het supernatans en voeg tolueen toe om een totaal suspensievolume van 1-2 ml te bereiken.
      OPMERKING: De juiste concentratie kan variëren, afhankelijk van de grootte van de gebruikte petrischaal, de deeltjesgrootte en het molecuulgewicht van het polymeer.
    3. Verspreid de deeltjes volledig door middel van sonicatie.
  2. Bereid een petrischaal (diameter 60 mm) voor door DI-water toe te voegen.
  3. Laat voorzichtig ongeveer 10 μl van de tolueendispersie (overeenkomend met een enkele druppel) op het oppervlak van het DI-water vallen.
    OPMERKING: Voeg niet meer dan één druppel toe. Bij het toevoegen van de dispersie kan het gebruikte gereedschap worden aangepast om de grootte van de druppel te regelen. De geschikte druppelgrootte kan variëren, afhankelijk van de grootte van de petrischaal, de deeltjesgrootte en het molecuulgewicht van het polymeer.
  4. Plaats het deksel van de schaal eroverheen om het tolueen langzaam te laten verdampen.
  5. Nadat al het tolueen op het oppervlak is verdampt en een monolaags membraan is gevormd, verwijdert u het deksel.
  6. Gebruik een lus van koperdraad om voorzichtig een deel van de monolaag te verwijderen.
    OPMERKING: De koperdraad die wordt gebruikt voor het scheppen van de monolaag moet worden voorbereid om een platte, ongeveer ronde vorm te hebben.
  7. Na verdamping van het resterende co-associated water kon een vrijstaande monolaag worden waargenomen.
  8. Om u voor te bereiden op beeldmetingen met scanning-elektronenmicroscopie (SEM), schept u de monolaag die op het wateroppervlak is gevormd voorzichtig op met een stuk dun glas.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

Wanneer de polymeer-geënte MOF's voorzichtig op water worden gedropt vanuit een geconcentreerde tolueendispersie (zoals geïllustreerd in figuur 4A), wordt binnen enkele seconden een monolaag gevormd met een iriserend uiterlijk. Bovendien zorgt het gebruik van een mal van koperdraad om deze monolaag op te tillen en vervolgens het verkregen water te drogen, voor de vorming van vrijstaande SAMM's (Figuur 4B). Na het overbrengen van de monolaag op een glazen microsc...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

Er zijn verschillende kritieke stappen waarbij specifieke aandacht voor detail vereist is om met succes polymeer-geënte MOF's te synthetiseren die SAMM's zullen produceren. Ten eerste worden de monomeren die worden gebruikt bij RAFT-polymerisatie tijdens opslag aangevuld met remmers of stabilisatoren om ongewenste polymerisatie te voorkomen (bijv. hydrochinon of monomethylether van hydrochinon, MEHQ). Om deze additieven te verwijderen, is zuivering door destillatie vereist vóór gebruik22. In proto...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

De auteurs hebben geen belangenconflicten om bekend te maken.

Dankbetuigingen

M.K. werd ondersteund door een subsidie van de National Science Foundation, Division of Chemistry onder Award No. CHE-2153240. Aanvullende ondersteuning voor materialen en benodigdheden werd verleend door het Department of Energy, Office of Basic Energy Sciences, Division of Materials Science and Engineering onder toekenningsnr. DE-FG02-08ER46519. SEM-beeldvorming werd gedeeltelijk uitgevoerd bij de San Diego Nano-Technology Infrastructure (SDNI) van U.C. San Diego, een lid van de National Nanotechnology Coordinated Infrastructure, die wordt ondersteund door de National Science Foundation (ECCS-1542148).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
2-(dodecylthiocarbonothioylthio)-2-methylpropionic acid (DDMAT)Sigma-Aldrich72301098%
10 mL Single Neck RBFChemglassCG-1506-8214/20 Outer Joint
AcetoneFisher ChemicalA18-20ACS Grade
Allegra X-30R CentrifugeBECKMAN COULTERB063201.6 L max capacity, 18,000 RPM, 29,756 x g
Analog Vortex MixerVWR10153-838300 - 3,200 rpm
cat-DDMATPrepared according to literature procedure (ref. 17).
Centrifuge Tube, 50 mL / 15 mLCORNING430291 / 430766Conical Bottom with plug seal cap, polypropylene
ChloroformFisher ChemicalAC42355004099.8%
Conventional needlesBecton Dickinson38290305167021 G x 1 1/2
Copper wireMalin Co.No. 30 B & S GAUGE
Dimethyl Sulfoxide (DMSO)Fisher BioreagentsBP231-1>=99.7%
Disposable Pasteur PipetsFisher Scientific13-678-20CBorosilicate Glass
EthanolKOPTECV1001200 proof ethanol
Glass Scintillation Vial, 20 mLKIMBIL74508-20
Graduated Cylinder, 10 mLKIMBIL20024-10
Hypodermic NeedlesAir-TiteN22422 G x 4''
MethanolFisher ChemicalA412-2099.8%
Methyl AcrylateAldrich ChemistryM2730199%, contains =< 100 ppm monomethyl ether hydroquinone as inhibitor
Micropipette P10 (1 - 10 µL)GILSONF144055MPIPETMAN, Metal Ejector
Micropipette P1000 (100 - 1,000 µL)GILSONF144059MPIPETMAN, Metal Ejector
Micropipette P20 (2 - 20 µL)GILSONF144056MPIPETMAN, Metal Ejector
Microscope cover glassFisher Scientific12542A18 mm x 18 mm
NN-Dimerhylformamide (DMF)Fisher ChemicalD119-499.8%
Petri Dish, Stackable LidFisher ScientificFB0875713A60 mm x 15 mm
Septum StopperChemglassCG30240114/20 - 14/35
Stir BarChemglassCG-2005T-01Magnetic, PTFE, Turbo, Rare Earth, Elliptical, 10 x 6mm
SuperNuova+ Stirring Hot PlateThermo ScientificSP8885719050 - 1,500 rpm, 30 - 450 °C
TolueneFisher ChemicalT324-499.5%
Tris[2-phenylpyridinato-C2,N]iridium(III) (Ir(ppy)3)Sigma-Aldrich68809697%
UiO-66 (120 nm edge length)Prepared according to literature procedure (ref. 18).
Ultrasonic Cleaner CPX3800HEMERSON / BRANSONCPX-952-318R40 kHz, 5.7 L
Waterproof Flexible LED Strip LightALITOVEALT-5B300WPBK16.4 ft 5050 Blue LED

Referenties

  1. Eddaoudi, M., et al. Systematic design of pore size and functionality in isoreticular mofs and their application in methane storage. Science. 295, 469-472 (2002).
  2. Yaghi, O. M., et al. Reticular synthesis and the design of new materials. Nature. 423, 705-714 (2003).
  3. Kitao, T., Zhang, Y., Kitagawa, S., Wang, B., Uemura, T. Hybridization of mofs and polymers. Chem Soc Rev. 46 (11), 3108-3133 (2017).
  4. Kalaj, M., et al. Mof-polymer hybrid materials: From simple composites to tailored architectures. Chem Rev. 120 (16), 8267-8302 (2020).
  5. Lin, R., Villacorta Hernandez, B., Ge, L., Zhu, Z. Metal organic framework based mixed matrix membranes: An overview on filler/polymer interfaces. J Mater Chem A. 6 (2), 293-312 (2018).
  6. Semino, R., Moreton, J. C., Ramsahye, N. A., Cohen, S. M., Maurin, G. Understanding the origins of metal-organic framework/polymer compatibility. Chem Sci. 9 (2), 315-324 (2018).
  7. Daniel, M. -C., Astruc, D. Gold nanoparticles: Assembly, supramolecular chemistry, quantum-size-related properties, and applications toward biology, catalysis, and nanotechnology. Chem Rev. 104, 293-346 (2004).
  8. Zhou, J., Yang, Y., Zhang, C. Y. Toward biocompatible semiconductor quantum dots: From biosynthesis and bioconjugation to biomedical application. Chem Rev. 115 (21), 11669-11717 (2015).
  9. Chancellor, A. J., Seymour, B. T., Zhao, B. Characterizing polymer-grafted nanoparticles: From basic defining parameters to behavior in solvents and self-assembled structures. Anal Chem. 91 (10), 6391-6402 (2019).
  10. Wright, R. A., Wang, K., Qu, J., Zhao, B. Oil-soluble polymer brush grafted nanoparticles as effective lubricant additives for friction and wear reduction. Angew Chem Int Ed. 55 (30), 8656-8660 (2016).
  11. Pastore, V. J., Cook, T. R. Coordination-driven self-assembly in polymer-inorganic hybrid materials. Chem Mater. 32 (9), 3680-3700 (2020).
  12. Chiu, J. J., Kim, B. J., Kramer, E. J., Pine, D. J. Control of nanoparticle location in block copolymers. J Am Chem Soc. 127, 5036-5037 (2005).
  13. Zubarev, E. R., Xu, J., Sayyad, A., Gibson, J. D. Amphiphilic gold nanoparticles with v-shaped arms. J Am Chem Soc. 128 (15), 4958-4959 (2006).
  14. Molavi, H., Shojaei, A., Mousavi, S. A. Improving mixed-matrix membrane performance via pmma grafting from functionalized nh2-uio-66. J Mater Chem. A. 6 (6), 2775-2791 (2018).
  15. Mcdonald, K. A., Feldblyum, J. I., Koh, K., Wong-Foy, A. G., Matzger, A. J. Polymer@mof@mof: "Grafting from" atom transfer radical polymerization for the synthesis of hybrid porous solids. Chem Commun. 51 (60), 11994-11996 (2015).
  16. Barcus, K., Cohen, S. M. Free-standing metal-organic framework (mof) monolayers by self-assembly of polymer-grafted nanoparticles. Chem Sci. 11 (32), 8433-8437 (2020).
  17. Xiao, J., et al. Photoswitchable nanoporous metal-organic framework monolayer film for light-gated ion nanochannel. ACS Appl Nano Mater. 6 (4), 2813-2821 (2023).
  18. Xiao, J., et al. Self-assembled nanoporous metal-organic framework monolayer film for osmotic energy harvesting. Adv Funct Mater. 34 (2), 2307996(2024).
  19. Barcus, K., Lin, P. A., Zhou, Y., Arya, G., Cohen, S. M. Influence of polymer characteristics on the self-assembly of polymer-grafted metal-organic framework particles. ACS Nano. 16 (11), 18168-18177 (2022).
  20. Wang, X. G., Cheng, Q., Yu, Y., Zhang, X. Z. Controlled nucleation and controlled growth for size predicable synthesis of nanoscale metal-organic frameworks (mofs): A general and scalable approach. Angew Chem Int Ed. 57 (26), 7836-7840 (2018).
  21. Moad, C. L., Mood, G. Fundamentals of reversible addition-fragmentation chain transfer (raft). Chem Teach Int. 3 (2), 3-17 (2021).
  22. Van Keulen, H., Mulder, T. H. M., Goedhart, M. J., Verdonk, A. H. Teaching and learning distillation in chemistry laboratory courses. J Res Sci Teach. 32 (7), 715-734 (2006).
  23. Pérez, L. D., Giraldo, L. F., Brostow, W., López, B. L. Poly(methyl acrylate) plus mesoporous silica nanohybrids: Mechanical and thermophysical properties. e-poly. 7 (1), 29(2007).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Meer artikelen verkennen

Metaal-organische raamwerkenzelfgeassembleerde monolagenMOF-monolagenpolymeerent graftingzelfassemblage van deeltjesUiO-66 MOFscanning elektronenmicroscopiepolymeerborstelslucht-watergrensvlak
Synthese en karakterisering van zelf-geassembleerde metaal-organische raamwerk monolagen met behulp van polymeer-gecoate deeltjes
Neem contact met ons op
Aanbevelen aan de bibliotheek

Privacy

Gebruiksvoorwaarden

Beleidsoverzicht

Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Alle rechten voorbehouden.