Tutaj opisujemy protokół syntezy niskowartościowych struktur metaloorganicznych (LVMOF) z niskowartościowych metali i wielotopowych łączników fosfinów w warunkach wolnych od powietrza. Otrzymane w ten sposób materiały mają potencjalne zastosowania jako katalizatory heterogeniczne naśladujące jednorodne katalizatory na bazie metali niskowartościowych na bazie metali.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Eksperymentalne podejścia do syntezy niskowartościowych struktur metaloorganicznych z wielotopowych łączników fosfiny
W tym artykule
Podsumowanie
Streszczenie
Struktury metaloorganiczne (MOF) są przedmiotem intensywnych badań ze względu na ich potencjalne zastosowania w magazynowaniu i separacji gazów, biomedycynie, energetyce i katalizie. Ostatnio niskowartościowe MOF (LVMOF) zostały zbadane pod kątem ich potencjalnego zastosowania jako katalizatorów heterogenicznych, a wielotopowe łączniki fosfiny okazały się użytecznym budulcem do tworzenia LVMOF-ów. Jednak synteza LVMOF przy użyciu łączników fosfiny wymaga warunków, które różnią się od tych występujących w większości literatury syntetycznej MOF, w tym wykluczenia powietrza i wody oraz stosowania niekonwencjonalnych modulatorów i rozpuszczalników, co nieco utrudnia dostęp do tych materiałów. Praca ta służy jako ogólny samouczek dotyczący syntezy LVMOF z łącznikami fosfiny, w tym informacje na temat: 1) rozsądnego wyboru prekursora metalu, modulatora i rozpuszczalnika; 2) procedury eksperymentalne, techniki bezpowietrzne i wymagany sprzęt; 3) właściwe przechowywanie powstałych LVMOF i obchodzenie się z nimi; oraz 4) użyteczne metody charakterystyki tych materiałów. Intencją tego raportu jest obniżenie bariery dla tej nowej poddziedziny badań MOF i ułatwienie postępów w kierunku nowych materiałów katalitycznych.
Wprowadzenie
Stalowe organiczne szkielety (ang. metal-organic frameworks), czyli MOFs, stanowią klasę krystalicznych materiałów porowatych1. MOFs są zbudowane z jonów metali lub klastrów jonów metali, często określanych jako wtórne jednostki budulcowe (SBU), oraz wielotopicowych łączników organicznych, co tworzy dwu- i trójwymiarowe struktury sieciowe2. W ciągu ostatnich trzech dekad MOFs były intensywnie badane ze względu na ich potencjalne zastosowanie w magazynowaniu gazów3 i ich separacji4, biomedycynie5 oraz katalizie6. Zdecydowana wi....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół
1. Ustawianie linii Schlenk
- Upewnij się, że wszystkie krany są zamknięte, a następnie przymocuj wymrażarkę do linii Schlenk za pomocą O-ringu (rozmiar 229 został użyty w naszej konfiguracji, chociaż rozmiar może się różnić w zależności od konkretnej używanej linii Schlenk) i clamp.
- Włączyć pompę próżniową (zamknięty balast gazowy), a następnie otworzyć kurki linii Schlenk tak, aby całe urządzenie było otwarte na podciśnienie.
UWAGA: Nie otwieraj żadnych kranów do węży ani żadnych innych kranów, które są otwarte na powietrze; Aparatura powinna być systemem zamkniętym w próżni dynamicznej. - Odczekać co najmniej 5 mi....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wyniki
Pomyślna synteza Sn1-Pd prowadzi do otrzymania jaskrawożółtego, krystalicznego ciała stałego. Produkty Pd(0) MOF z zastosowaniem analogicznych tetratopowych linkerów fosfinowych również są żółte. Najskuteczniejszym sposobem sprawdzenia, czy reakcja przebiegła pomyślnie, jest zarejestrowanie dyfraktogramu PXRD i ocena krystaliczności próbki. Na przykład Rysunek 2 przedstawia dyfraktogram PXRD krystalicznego Sn1-Pd. Kluczowymi cechami potwierdzającymi krystali.......
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Dyskusja
W protokole znajduje się kilka krytycznych kroków, które należy wykonać, aby uzyskać pożądany produkt LVMOF na bazie fosfiny o wystarczającej krystaliczności. Pierwszym z nich jest to, że mieszanina prekursora metalu i modulatora (w tym przypadku odpowiednio tetrakis(trifenylofosfina)palladu(0) i trifenylofosfiny) musi zostać rozpuszczona niezależnie od wielotopowego łącznika fosfiny (w tym przypadku Sn1). Ma to na celu uniknięcie szybkiego i nieodwracalnego tworzenia się amorficznych polimerów koordynac.......
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Oświadczenia
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Podziękowania
Ta praca została wsparta grantem z National Science Foundation, Division of Chemistry, w ramach Award No. CHE-2153240.
....Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Materiały
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Myjka ultradźwiękowa 2800, 3/4 galon, 40 kHz | Branson | CPX2800H | Używany do sonikacji |
| argonu, Ultra wysokiej czystości | Matheson | G1901101 | Używany jako źródło gazu obojętnego |
| Dyfraktometr rentgenowski w proszku D8 ADVANCE | Bruker | Służy do zbierania wzorów PXRD | |
| Kolba Dewara | Chemglass Nauki przyrodnicze | CG159303 | Dewar używany do ciekłego azotu |
| Kolba, Zawór wysokiego podciśnienia, Pojemność (mL) 10, Rozmiar zaworu 0-4 mm | Synthware Glass | F490010 | Naczynie reakcyjne określane jako "kolba 10 ml" |
| Bibuła filtracyjna jakościowa klasy 2, standardowa, koło 42,5 mm | Whatman | 1002-042 | Służy do izolacji produktu |
| Chlorek metylenu (HPLC) | Fisher Scientific | MFCD00000881 | Suszone i odtleniane przed użyciem |
| Sn1 (łącznik tetratopowy fosfiny) | Przygotowane zgodnie z procedurą literaturową (ref. 15) | ||
| SuperNuova+ Mieszająca płyta grzejna | Thermo Fisher Scientific | SP88850190 | Służy do podgrzewania kąpieli olejowej |
| Tetrakis(trifenylofosfina) pallad(0), 99% (99,9+%-PD) | Strem Chemicals | 46-2150 | Komercyjne źródło Pd(0) |
| Toluen (HPLC) | Fisher Scientific | MFCD00008512 | Suszone i odtleniane przed |
| stosować trifenylofosfinę, ≥ 95.0% (GC) | Sigma-Aldrich | 93092 | Używany jako modulator |
| Papier do ważenia | Fisher Scientific | 09-898-12B | Używany do dodawania ciał stałych |
Bibliografia
- Zhou, H. -C., Long, J. R., Yaghi, O. M. Introduction to metal-organic frameworks. Chemical Reviews. 112 (2), 673674(2012).
- Furukawa, H., Cordova, K. E., O'Keefe, M., Yaghi, O. M. The chemistry and applications of metal-organic frameworks. Science. 341 (6149), 1230444(2013).
- Li, J.....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przedruki i uprawnienia
