Name: Synteza i charakterystyka funkcjonalizowanych struktur metaloorganicznych (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-09-05T15:45:00.000+00:00
Duration: 11 min 27 s
Description: Poznaj syntezę i aktywację metaloorganicznych szkieletów MOF przy użyciu wymiany ligandów z asystą rozpuszczalnika oraz suszenia nadkrytycznym dwutlenkiem węgla. Metoda zapobiega zawaleniu się delikatnych struktur.

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

To badanie było wspierane przez Departament Energii Stanów Zjednoczonych, Biuro Podstawowych Nauk Energetycznych, Wydział Nauk Chemicznych, Nauk o Ziemi i Nauk Biologicznych w ramach nagrody DE-FG02-12ER16362.

1. Synteza macierzystego MOF (Br-YOMOF)
<ol>
	<li>Odważyć 50 mg Zn(NO3)2 × 6 H2O (0,17 mmol), 37,8 mg dpni (0,09 mmol) i 64,5 mg 1,4-dibromo-2,3,5,6-tetrakis-(4-karboksyfenylo)benzenu (Br-tcpb, 0,09 mmol). Połącz wszystkie składniki stałe w fiolce o pojemności 4 dram.</li>
	<li>Dodać 10 ml DMF odmierzonego cylindrem z podziałką do fiolki ze stałymi składnikami. Następnie, za pomocą 9-calowej pipety Pasteura, dodaj jedną kroplę (0,05 ml) stężonego HCl (UWAGA! Działa żrąco na oczy, skórę i błony śluzowe. Obręcz w rękawiczkach.).</li>
	<li>Szczelnie zamknąć fiolkę i dokładnie wymieszać składniki w kąpieli ultradźwiękowej przez ~15 min. Obserwować zawartość fiolki, gdy tworzy zawiesinę.</li>
	<li>Umieścić fiolkę w piekarniku w temperaturze 80 °C na dwa dni. W dniu 1 należy sprawdzić fiolkę, aby upewnić się, że jej zawartość całkowicie się rozpuściła, tworząc żółty klarowny roztwór. W dniu 2 obserwuj żółte kryształy w kształcie łez na ściankach i na dnie fiolki. Po utworzeniu się kryształów wyjąć fiolkę z suszarki.</li>
	<li>Pozostawić fiolkę do ostygnięcia do temperatury pokojowej. Następnie za pomocą szpatułki delikatnie zepchnąć kryształy ze ścianek fiolki, tak aby wszystkie zebrały się na dnie fiolki. Pozostaw fiolkę na ~ 5 minut, aby upewnić się, że wszystkie kryształy osiadły na podłodze.</li>
	<li>Używając 9-calowej pipety Pasteura, delikatnie usuń roztwór reakcyjny z fiolki, unikając zasysania kryształów do pipety. Pozostaw tylko tyle roztworu, aby kryształy były całkowicie pokryte, aby zapobiec wysychaniu szkieletu.</li>
	<li>Dodaj ~5 ml świeżego DMF do fiolki z kryształami. Namocz kryształy MOF w świeżym DMF na co najmniej jeden dzień w celu usunięcia kwaśnego roztworu reakcyjnego i wszelkich nieprzereagowanych składników uwięzionych w porach MOF. Aby uzyskać najlepsze wyniki, należy okresowo wymieniać DKZ na świeże partie (~3 razy w ciągu pierwszej godziny, a następnie co 6-12 godzin).</li>
	<li>Przechowuj kryształy Br-YOMOF w DMF w temperaturze pokojowej do czasu dalszego użycia.</li>
</ol>
2. Charakterystyka za pomocą dyfrakcji rentgenowskiej proszku (PXRD)
<ol>
	<li>Przygotuj kapilarę ze szkła borokrzemianowego o średnicy 0,7 mm do eksperymentu, ostrożnie odcinając zamknięty koniec, tak aby pozostały górne 3 cm kapilary (z górną częścią lejka).</li>
	<li>Podgrzej zwykły wosk pszczeli, aż się rozpuści i zanurz wąski (odcięty) koniec kapilary w stopionym wosku. Usuń kapilarę i pozwól woskowi zestalić się jako korek w dnie kapilary.</li>
	<li>Podeprzyj kapilary w niewielkiej ilości plasteliny.</li>
	<li>Za pomocą pipety Pasteura narysuj kilka mililitrów kryształów w roztworze. Ostrożnie przenieś kryształy i roztwór do kapilary przez otwór lejka. Użyj ręcznika papierowego lub chusteczki, aby usunąć nadmiar rozpuszczalnika. Unikaj rozlewania rozpuszczalnika lub kryształów na zewnątrz kapilary.</li>
	<li>Pozwól kryształom osiąść w małym korku (o długości około 2-5 mm). Użyj bardzo małego kawałka modeliny, aby uszczelnić górny (lejkowy) koniec kapilary.</li>
	<li>Usuń wszelkie urządzenia mocujące z głowicy goniometru (mosiężne kołki, mocowania magnetyczne itp.) i umieść kapilarnę wspartą na plastelinie na głowicy goniometru.</li>
	<li>Wyśrodkuj kapilar w wiązce promieniowania rentgenowskiego, aby upewnić się, że czop kryształów nie przepnie podczas obracania się. 
	UWAGA: Objętość materiału krystalicznego przekroczy rozmiar wiązki większości standardowych laboratoryjnych źródeł promieniowania rentgenowskiego.</li>
	<li>Korzystając z oprogramowania dyfraktometru, przygotuj serię skanów φ 180°, w nakładających się odstępach co 2 θ. Na przykład, za pomocą dyfraktometru o geometrii kappa wyposażonego w detektor Apex2 ustawiony na 150 mm (dx), pobieramy serię 10-sekundowych, 180° skanów φ z parametrami jak w tabeli 1.</li>
	<li>Po zebraniu ramek użyj oprogramowania dyfraktometru, aby połączyć wszystkie obrazy i zintegrować z powstałym wzorem dyfrakcji.</li>
</ol>
3. Przeprowadzanie wspomaganej rozpuszczalnikiem wymiany łącznika (SALE) na kryształach Br-YOMOF
<ol>
	<li>Odważyć 21 mg dped (0,095 mmol) i rozpuścić w 5 ml DMF w fiolce 2-dram z ultradźwiękami.</li>
	<li>Za pomocą 6-calowej pipety Pasteura zbierz kryształy Br-YOMOF i przefiltruj je na lejku Buchnera. Następnie odważ ~30 mg kryształów; Resztę kryształów umieścić z powrotem w fiolce z Br-YOMOF.</li>
	<li>Rozproszyć kryształy we wcześniej przygotowanym roztworze dped. Powstałą mieszaninę SALE umieścić w piekarniku w temperaturze 100 ºC na 24 godziny.</li>
	<li>Następnego dnia sprawdź postęp reakcji SALE za pomocą 1H NMR. Za pomocą szpatułki lub 6-calowej pipety Pasteura usuń około 2-5 mg kryształów MOF z roztworu DMF do reakcji. Przepłukać te kryształy, zanurzając je w niewielkiej ilości czystego rozpuszczalnika (rozpuszczalnika o niskiej temperaturze, takiego jak dichlorometan, lub tego samego rozpuszczalnika, co pożywka reakcyjna - w tym przypadku DMF) w fiolce o pojemności 1,5 dram.</li>
	<li>Dodać ~ 1 ml deuterowanego sulfotlenku dimetylu (d 6-DMSO) w osobnej fiolce 1,5-dram. Odfiltrować kryształy z roztworu czyszczącego i rozproszyć je w d6-DMSO. Rozpuść kryształy, dodając do mieszaniny 3 krople deuterowanego kwasu siarkowego (D2SO4). Dokładnie poddać sonikacji zakorkowanej fiolki, aby uzyskać jednorodny roztwór.</li>
	<li>Przenieś otrzymaną próbkę NMR do probówki NMR z pipetą Pasteura i zbierz widmo NMR. Wykonaj 64 skany, ponieważ roztwór jest stosunkowo rozcieńczony ze względu na niską rozpuszczalność kryształów MOF.</li>
	<li>Zinterpretuj widmo, sprawdzając, czy wszystkie dpni zostały zastąpione przez dped, a stosunek dped:Br-tcpb wynosi 1:1, 
	UWAGA: Jeśli dpni jest nadal obecne w kryształach, włóż fiolkę z mieszaniną reakcyjną do pieca i monitoruj reakcję za pomocą 1H NMR, aż do uzyskania pożądanego produktu.</li>
	<li>Jeśli wszystkie dpni zostały zastąpione przez dped, zatrzymaj reakcję, dekantując roztwór reakcyjny za pomocą 9-calowej pipety Pasteura i zastępując go świeżym DMF. Przeprowadzić dodatkową charakterystykę kryształów SALEM-5 poprzez zebranie ich wzoru PXRD; następnie przechowuj kryształy w DMF do dalszego użycia.</li>
</ol>
4. Aktywacja kryształów SALEM-5 za pomocą suszenia nadkrytycznym CO2
<ol>
	<li>Przed aktywacją należy wymienić wszystkie DKZ z klatek MOF na etanol, który miesza się z ciekłym CO2 i jest kompatybilny z osuszaczem na nadkrytyczny. Wykonaj wymianę rozpuszczalnika, dekantując DMF z fiolki MOF za pomocą 9-calowej pipety Pasteura i zastępując ją niewielką ilością etanolu (wystarczającą do całkowitego zanurzenia kryształów).</li>
	<li>Kontynuuj wymianę rozpuszczalnika przez 3 dni, codziennie zastępując etanol nową partią. Upewnij się, że cały DMF został usunięty z porów kryształów, zbierając widmo 1H NMR kryształów.</li>
	<li>Sprawdzić, czy zbiornik z wystarczającą ilością ciekłego CO2 jest podłączony do osuszacza na parametry nadkrytyczne.</li>
	<li>Przenieś kryształy MOF do naczynia aktywacyjnego za pomocą 6-calowej pipety Pasteura. Następnie usuń jak najwięcej etanolu za pomocą 9-calowej pipety Pasteura, unikając zasysania kryształów do pipety.</li>
	<li>Zdejmij pokrywę komory aktywacyjnej, odkręcając trzy i sprawdź, czy w komorze nie ma resztek MOF (jeśli są obecne, wytrzyj komorę do czysta za pomocą Kimwipe). Za pomocą kleszczy włóż naczynie aktywacyjne z MOF do komory i przykręć pokrywkę z powrotem na swoje miejsce.</li>
	<li>Włącz osuszacz i otwórz zbiornik CO2 . Wyreguluj pokrętło temperatury, aby osiągnąć temperaturę od 0 do 10 ºC. Utrzymuj ten zakres temperatur przez cały proces aktywacji, aby utrzymać CO2 w stanie ciekłym.</li>
	<li>Gdy temperatura znajdzie się w odpowiednim zakresie, powoli przekręć pokrętło "napełniania". Obserwuj ciekły CO2 wlewający się do naczynia aktywacyjnego przez szklane okienko na pokrywie komory. W tym samym czasie odczyt ciśnienia na manometrze powinien rosnąć, aż osiągnie 800 psi.</li>
	<li>Wykonaj pierwsze "przedmuchiwanie", czyli pierwszą wymianę rozpuszczalnika aktywacyjnego na świeżą partię. Najpierw przekręć pokrętło "napełniania" do oznaczenia, które brzmi 15. Następnie powoli przekręć pokrętło "przedmuchiwania", aż strumień rozpuszczalnika wystrzeli z rurki z boku instrumentu. Pozwól, aby oczyszczanie trwało przez ~5 minut; Następnie zamknij pokrętło "Usuń" i przekręć pokrętło "FILL" w dół do znaku U5.</li>
	<li>Kontynuuj suszenie w stanie nadkrytycznym przez 8 godzin, wykonując "przedmuchiwanie" co 2 godziny.</li>
	<li>Po 8 godzinach wyłącz wszystkie pokrętła i włącz przełącznik "heat". Poczekaj, aż temperatura i ciśnienie przekroczą punkt nadkrytyczny (31 ºC i 1,070 psi).</li>
	<li>Podłącz przepływomierz do rurki z boku przyrządu i otwórz pokrętło "odpowietrzania". Dostosuj przepływ do 1 cm3/min; następnie wyjąć przepływomierz i pozwolić, aby CO2 powoli odpłynął od próbki (co zwykle ma miejsce O/N).</li>
	<li>Następnego dnia sprawdź, czy ciśnienie spadło do 0 psi; jeśli tak się nie stało, podkręć pokrętło "odpowietrzania", aż osiągniesz żądany spadek ciśnienia. Zamknij pokrętło "odpowietrzania" i wyłącz przełączniki "ogrzewania" i zasilania na instrumencie.</li>
	<li>Wyjąć próbkę z komory aktywacyjnej. Szczelnie zakryj naczynie aktywacyjne i zawiń je w Parafilm. Aktywowany SALEM-5 należy przechowywać w schowku na rękawiczki do czasu dalszego użycia. Upewnij się, że w próbce nie ma etanolu, zbierając widmo 1H NMR.</li>
</ol>
5. Zbieranie izotermy N2 MOF w celu uzyskania jej powierzchni BET
<ol>
	<li>Zaopatrzyć się w rurkę sorpcyjną wyposażoną w pręt wypełniający i frytę uszczelniającą i dokładnie ją zważyć. Zważyć go co najmniej dwa razy i upewnić się, że oba odczyty wagi zgadzają się ze sobą w zakresie ±0,01 mg.</li>
	<li>Przenieś wstępnie zważoną probówkę do schowka na rękawiczki i załaduj aktywowaną próbkę SALEM-5 do wnętrza probówki. Zalecamy korzystanie z czystego, suchego lejka, ponieważ aktywowane próbki MOF przechowywane w schowku na rękawiczki są często naładowane elektrostatycznie i trudne w obsłudze. Usunąć frytę uszczelniającą i pręt wlewowy z rurki i wyposażyć ją w lejek; Następnie szybko odwróć naczynie aktywacyjne nad lejkiem, upewniając się, że próbka zsuwa się w dół probówki.</li>
	<li>Ponownie włożyć pręt wlewowy i frytę uszczelniającą do rurki załadowanej SALEM-5. Powoli i ostrożnie wsunąć pręt wypełniający do probówki, aby uniknąć rozlania próbki i/lub pęknięcia rurki. Wyjąć rurkę ze schowka na rękawiczki.</li>
	<li>Dokładnie zważ załadowaną probówkę, używając tej samej techniki (i tej samej wagi), której użyłeś do załadowania pustej probówki.</li>
	<li>Umieść płaszcz izotermiczny na probówce, załaduj rurkę do przyrządu sorpcyjnego i ustaw plik sorpcyjny, wprowadzając masy pustej probówki i probówki z próbką. Dostosuj plik, aby usunąć próbkę z urządzenia na 1 godzinę przed pobraniem izotermy.</li>
	<li>Upewnij się, że Dewar używany do przechowywania ciekłego azotu jest wolny od lodu i/lub wody, napełniając go wodą, aby lód mógł się rozmrozić, a następnie wycierając go do sucha. Napełnij Dewara ciekłym azotem do odpowiedniego znaku i rozpocznij pomiar. Pomiar trwa od 4 do 12 godzin, w zależności od ilości i porowatości materiału.</li>
</ol>

<ol><li>Phan, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis%2C+Structure%2C+and+Carbon+Dioxide+Capture+Properties+of+Zeolitic+Imidazolate+Frameworks%5BTitle%5D)+AND+%22Acc.+Chem.+Res%22%5BJournal%5D)">Synthesis, Structure, and Carbon Dioxide Capture Properties of Zeolitic Imidazolate Frameworks.</a> Acc. Chem. Res. 43, 58-67 (2009).</li>
<li>Furukawa, H., Cordova, K. E., O’Keeffe, M., Yaghi, O. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Chemistry+and+Applications+of+Metal-Organic+Frameworks%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">The Chemistry and Applications of Metal-Organic Frameworks.</a> Science. 341, (2013).</li>
<li>Farha, O. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metal%E2%80%93Organic+Framework+Materials+with+Ultrahigh+Surface+Areas%3A+Is+the+Sky+the+Limit%3F%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Metal–Organic Framework Materials with Ultrahigh Surface Areas: Is the Sky the Limit?</a> J. Am. Chem. Soc. 134, 15016-15021 (2012).</li>
<li>Suh, M. P., Park, H. J., Prasad, T. K., Lim, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrogen+Storage+in+Metal%E2%80%93Organic+Frameworks%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Rev%22%5BJournal%5D)">Hydrogen Storage in Metal–Organic Frameworks.</a> Chem. Rev. 112, 782-835 (2011).</li>
<li>Sumida, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Carbon+Dioxide+Capture+in+Metal%E2%80%93Organic+Frameworks%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Rev%22%5BJournal%5D)">Carbon Dioxide Capture in Metal–Organic Frameworks.</a> Chem. Rev. 112, 724-781 (2011).</li>
<li>Liu, J., Thallapally, P. K., McGrail, B. P., Brown, D. R., Liu, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Progress+in+adsorption-based+CO2+capture+by+metal-organic+frameworks%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Soc.+Rev%22%5BJournal%5D)">Progress in adsorption-based CO2 capture by metal-organic frameworks.</a> Chem. Soc. Rev. 41, 2308-2322 (2012).</li>
<li>Lee, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metal-organic+framework+materials+as+catalysts%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Soc.+Rev%22%5BJournal%5D)">Metal-organic framework materials as catalysts.</a> Chem. Soc. Rev. 38, 1450-1459 (2009).</li>
<li>Yoon, M., Srirambalaji, R., Kim, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Homochiral+Metal%E2%80%93Organic+Frameworks+for+Asymmetric+Heterogeneous+Catalysis%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Rev%22%5BJournal%5D)">Homochiral Metal–Organic Frameworks for Asymmetric Heterogeneous Catalysis.</a> Chem. Rev. 112, 1196-1231 (2011).</li>
<li>Kreno, L. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metal%E2%80%93Organic+Framework+Materials+as+Chemical+Sensors%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Rev%22%5BJournal%5D)">Metal–Organic Framework Materials as Chemical Sensors.</a> Chem. Rev. 112, 1105-1125 (2011).</li>
<li>Chen, B., Xiang, S., Qian, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metal%E2%88%92Organic+Frameworks+with+Functional+Pores+for+Recognition+of+Small+Molecules%5BTitle%5D)+AND+%22Acc.+Chem.+Res%22%5BJournal%5D)">Metal−Organic Frameworks with Functional Pores for Recognition of Small Molecules.</a> Acc. Chem. Res. 43, 1115-1124 (2010).</li>
<li>Wang, J. L., Wang, C., Lin, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metal%E2%80%93Organic+Frameworks+for+Light+Harvesting+and+Photocatalysis%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Catalysis%22%5BJournal%5D)">Metal–Organic Frameworks for Light Harvesting and Photocatalysis.</a> ACS Catalysis. 2, 2630-2640 (2012).</li>
<li>Lewis, D. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Zeolitic+Imidazole+Frameworks%3A+Structural+and+Energetics+Trends+Compared+with+their+Zeolite+Analogues%5BTitle%5D)+AND+%22CrystEngComm%22%5BJournal%5D)">Zeolitic Imidazole Frameworks: Structural and Energetics Trends Compared with their Zeolite Analogues.</a> CrystEngComm. 11, 2272-2276 (2009).</li>
<li>Mondloch, J. E., Karagiaridi, O., Farha, O. K., Hupp, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Activation+of+metal-organic+framework+materials%5BTitle%5D)+AND+%22CrystEngComm%22%5BJournal%5D)">Activation of metal-organic framework materials.</a> CrystEngComm. 15, 9258-9264 (2013).</li>
<li>Karagiaridi, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+and+characterization+of+isostructural+cadmium+zeolitic+imidazolate+frameworks+via+solvent-assisted+linker+exchange%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Science%22%5BJournal%5D)">Synthesis and characterization of isostructural cadmium zeolitic imidazolate frameworks via solvent-assisted linker exchange.</a> Chemical Science. 3, 3256-3260 (2012).</li>
<li>Burnett, B. J., Barron, P. M., Hu, C., Choe, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stepwise+Synthesis+of+Metal%E2%80%93Organic+Frameworks%3A+Replacement+of+Structural+Organic+Linkers%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Stepwise Synthesis of Metal–Organic Frameworks: Replacement of Structural Organic Linkers.</a> J. Am. Chem. Soc. 133, 9984-9987 (2011).</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+%26%2334%3Binert%26%2334%3B+metal-organic+frameworks%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Science%22%5BJournal%5D)">Postsynthetic ligand exchange as a route to functionalization of &#34;inert&#34; metal-organic frameworks.</a> Chemical Science. 3, 126-130 (2012).</li>
<li>Bury, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Control+over+Catenation+in+Pillared+Paddlewheel+Metal%E2%80%93Organic+Framework+Materials+via+Solvent-Assisted+Linker+Exchange%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Mater%22%5BJournal%5D)">Control over Catenation in Pillared Paddlewheel Metal–Organic Framework Materials via Solvent-Assisted Linker Exchange.</a> Chem. Mater. 25, 739-744 (2013).</li>
<li>Karagiaridi, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Opening+Metal%E2%80%93Organic+Frameworks+Vol.+2%3A+Inserting+Longer+Pillars+into+Pillared-Paddlewheel+Structures+through+Solvent-Assisted+Linker+Exchange%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Mater%22%5BJournal%5D)">Opening Metal–Organic Frameworks Vol. 2: Inserting Longer Pillars into Pillared-Paddlewheel Structures through Solvent-Assisted Linker Exchange.</a> Chem. Mater. 25, 3499-3503 (2013).</li>
<li>Li, T., Kozlowski, M. T., Doud, E. A., Blakely, M. N., Rosi, N. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stepwise+Ligand+Exchange+for+the+Preparation+of+a+Family+of+Mesoporous+MOFs%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Stepwise Ligand Exchange for the Preparation of a Family of Mesoporous MOFs.</a> J. Am. Chem. Soc. , (2013).</li>
<li>Karagiaridi, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Opening+ZIF-8%3A+A+Catalytically+Active+Zeolitic+Imidazolate+Framework+of+Sodalite+Topology+with+Unsubstituted+Linkers%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Opening ZIF-8: A Catalytically Active Zeolitic Imidazolate Framework of Sodalite Topology with Unsubstituted Linkers.</a> J. Am. Chem. Soc. 134, 18790-18796 (2012).</li>
<li>Takaishi, S., DeMarco, E. J., Pellin, M. J., Farha, O. K., Hupp, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Solvent-assisted+linker+exchange+%28SALE%29+and+post-assembly+metallation+in+porphyrinic+metal-organic+framework+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Science%22%5BJournal%5D)">Solvent-assisted linker exchange (SALE) and post-assembly metallation in porphyrinic metal-organic framework materials.</a> Chemical Science. 4, 1509-1513 (2013).</li>
<li>Vermeulen, N. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aromatizing+Olefin+Metathesis+by+Ligand+Isolation+inside+a+Metal%E2%80%93+Organic+Framework%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Aromatizing Olefin Metathesis by Ligand Isolation inside a Metal– Organic Framework.</a> J. Am. Chem. Soc. 135, 14916-14919 (2013).</li>
<li>Nelson, A. P., Farha, O. K., Mulfort, K. L., Hupp, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Supercritical+Processing+as+a+Route+to+High+Internal+Surface+Areas+and+Permanent+Microporosity+in+Metal%E2%88%92Organic+Framework+Materials%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Supercritical Processing as a Route to High Internal Surface Areas and Permanent Microporosity in Metal−Organic Framework Materials.</a> J. Am. Chem. Soc. 131, 458-460 (2008).</li>
<li>Farha, O. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((De+novo+synthesis+of+a+metal%E2%80%93organic+framework+material+featuring+ultrahigh+surface+area+and+gas+storage+capacities%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Chem%22%5BJournal%5D)">De novo synthesis of a metal–organic framework material featuring ultrahigh surface area and gas storage capacities.</a> Nat Chem. 2, 944-948 (2010).</li>
<li>Furukawa, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrahigh+Porosity+in+Metal-Organic+Frameworks%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Ultrahigh Porosity in Metal-Organic Frameworks.</a> Science. 329, 424-428 (2010).</li>
<li>Farha, O. K., Malliakas, C. D., Kanatzidis, M. G., Hupp, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Control+over+Catenation+in+Metal%E2%88%92Organic+Frameworks+via+Rational+Design+of+the+Organic+Building%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Control over Catenation in Metal−Organic Frameworks via Rational Design of the Organic Building.</a> J. Am. Chem. Soc. 132, 950-952 (2009).</li>
<li>Shultz, A. M., Sarjeant, A. A., Farha, O. K., Hupp, J. T., Nguyen, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Post-Synthesis+Modification+of+a+Metal%E2%80%93Organic+Framework+To+Form+Metallosalen-Containing+MOF+Materials%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Post-Synthesis Modification of a Metal–Organic Framework To Form Metallosalen-Containing MOF Materials.</a> J. Am. Chem. Soc. 133, 13252-13255 (2011).</li>
<li>Li, H., Eddaoudi, M., O'Keeffe, M., Yaghi, O. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+and+synthesis+of+an+exceptionally+stable+and+highly+porous+metal-organic+framework%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Design and synthesis of an exceptionally stable and highly porous metal-organic framework.</a> Nature. 402, 276-279 (1999).</li>
<li>Ferey, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chromium+Terephthalate-Based+Solid+with+Unusually+Large+Pore+Volumes+and+Surface+Area%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Chromium Terephthalate-Based Solid with Unusually Large Pore Volumes and Surface Area.</a> Science. 309, 2040-2042 (2005).</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>Chen, Z., Xiang, S., Zhao, D., Chen, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reversible+Two-Dimensional%E2%88%92Three+Dimensional+Framework+Transformation+within+a+Prototype+Metal%E2%88%92Organic+Framework%5BTitle%5D)+AND+%22Crystal+Growt.%2C+%26+Design%22%5BJournal%5D)">Reversible Two-Dimensional−Three Dimensional Framework Transformation within a Prototype Metal−Organic Framework.</a> Crystal Growt., & Design. 9, 5293-5296 (2009).</li>
<li>Walton, K. S., Snurr, R. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Applicability+of+the+BET+Method+for+Determining+Surface+Areas+of+Microporous+Metal%E2%88%92Organic+Frameworks%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Applicability of the BET Method for Determining Surface Areas of Microporous Metal−Organic Frameworks.</a> J. Am. Chem. Soc. 129, 8552-8556 (2007).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Krystalizacja MOF jest delikatną procedurą, która może zostać zahamowana przez nawet niewielkie zmiany w wielu parametrach opisujących warunki syntezy. Dlatego należy zachować szczególną ostrożność podczas przygotowywania mieszaniny reakcyjnej. Czystość organicznych łączników powinna być potwierdzona za pomocą 1-godzinnegoNMR przed rozpoczęciem syntezy, ponieważ wiadomo, że obecność nawet niewielkich ilości zanieczyszczeń całkowicie zapobiega krystalizacji lub powoduje powstawanie niepożądanych produktów kryst...

Struktury metaloorganiczne (MOF) to klasa krystalicznych polimerów koordynacyjnych składających się z węzłów na bazie metali (np. Zn2+, Zn4O6+, Zr6O4(OH)412+, Cr3(H2O)2OF6+, Zn2(COO)4) połączonych organicznymi łącznikami (np. di-, tri-, tetra- i heksakarboksylany, imidazolany1, dipirydyle; zobacz Rysunek 1). 2 Ich wysoce uporządkowane (a zatem podatne na wysoki poziom charakterystyki) struktury, w połączeniu z ich wyjątkowymi powierzchniami (sięgającymi 7 000 m2/g)3 nadają im potencjał jako atrakcyjnych kandydatów do wielu zastosowań, począwszyod magazynowania wodoru 4 i wychwytywania dwutlenku węgla5,6 po katalizę7,8, wykrywanie9,10 i zbieranie światła. 11 Nic dziwnego, że MOF wzbudziły duże zainteresowanie w środowiskach naukowych i inżynierii materiałowej; liczba publikacji na temat MOF w recenzowanych czasopismach rosła wykładniczo w ciągu ostatniej dekady, przy czym obecnie publikowanych jest 1000-1500 artykułów rocznie.
Synteza MOF o pożądanych właściwościach stawia jednak szereg wyzwań. Ich główna zaleta, a mianowicie wyjątkowa porowatość, może w rzeczywistości stanowić dla niektórych MOF jedną z największych przeszkód na drodze do ich pomyślnego rozwoju. Duża pusta przestrzeń obecna w ramach tych materiałów pogarsza ich stabilność termodynamiczną; W rezultacie, gdy MOF są syntetyzowane de novo (tj. poprzez solwotermiczną reakcję prekursorów metali i organicznych łączników w jednym etapie), ich elementy składowe często mają tendencję do łączenia się w gęstsze, mniej porowate (i mniej pożądane w niektórych zastosowaniach, takich jak magazynowanie gazu) analogi. 12 Po opracowaniu procedury pozwalającej na powtarzalne uzyskanie ram pożądanej topologii, MOF musi zostać poddany obróbce, aby umożliwić jego zastosowanie w procesach wymagających sorpcji gazów. Ponieważ MOF są syntetyzowane w roztworze, klatki i kanały nowo wyhodowanych kryształów MOF są zwykle wypełnione wysokowrzącym rozpuszczalnikiem używanym jako medium reakcyjne; usunięcie rozpuszczalnika bez wywoływania zapadania się szkieletu pod wpływem sił kapilarnych wymaga szeregu specjalistycznych procedur znanych jako "aktywacja MOF". 13 Wreszcie, aby zapewnić czystość produktu końcowego i umożliwić rozstrzygające badania podstawowych właściwości, MOF-y muszą być rygorystycznie scharakteryzowane podczas ich syntezy. Biorąc pod uwagę fakt, że MOF są polimerami koordynacyjnymi, które są wysoce nierozpuszczalne w konwencjonalnych rozpuszczalnikach, proces ten często obejmuje kilka technik opracowanych specjalnie dla tej klasy materiałów. Wiele z tych technik opiera się na dyfrakcji rentgenowskiej (XRD), która jest wyjątkowo odpowiednia do zapewnienia wysokiej jakości charakterystyki tych materiałów krystalicznych.
Zazwyczaj, synteza MOF w tak zwanym trybie de novo wykorzystuje jednogarnkowe reakcje solwotermiczne pomiędzy prekursorami metali (solami nieorganicznymi) a organicznymi łącznikami. Metoda ta ma wiele ograniczeń, ponieważ kontrola nad rozmieszczeniem komponentów MOF w strukturze jest niewielka, a wynikowy produkt nie zawsze posiada pożądaną topologię. Łatwym do wdrożenia podejściem, które pozwala obejść problemy związane z syntezą de novo MOF, jest wymiana łącznika wspomagana rozpuszczalnikiem (SALE, rysunek 2). 14-16 Metoda ta polega na wystawieniu łatwo dostępnych kryształów MOF na działanie stężonego roztworu pożądanego łącznika, aż łączniki potomne całkowicie zastąpią te z elementu macierzystego. Reakcja przebiega w sposób monokryształ-pojedynczy kryształ - to znaczy, pomimo wymiany łączników w ramie, materiał zachowuje topologię oryginalnego macierzystego MOF. SALE zasadniczo umożliwia syntezę MOF z kombinacjami topologii konsolidatora, które są trudno dostępne de novo. Do tej pory metoda ta została z powodzeniem wdrożona w celu przezwyciężenia różnych wyzwań związanych z syntetycznym MOF, takich jak kontrola nad katenacją,17 ekspansja klatek MOF,18,19 synteza wysokoenergetycznych polimorfów20, rozwój materiałów aktywnych katalitycznie20,21 oraz izolacja miejsc w celu ochrony odczynników reaktywnych. 22 Rozdział 22
Świeżo zsyntetyzowane MOF prawie zawsze mają kanały wypełnione rozpuszczalnikiem używanym podczas ich syntezy. Rozpuszczalnik ten musi zostać usunięty z ram, aby wykorzystać ich właściwości sorpcyjne gazu. Konwencjonalnie osiąga się to poprzez: a) wymianę rozpuszczalnika w kanałach (zwykle rozpuszczalnika o wysokiej wrzeniu, takiego jak N,N'-dimetyloformamid, DMF) na bardziej lotny rozpuszczalnik, taki jak etanol lub dichlorometan, poprzez zanurzenie kryształów MOF w wybranym rozpuszczalniku, b) podgrzewanie kryształów MOF w próżni przez dłuższy czas w celu opróżnienia rozpuszczalnika, lub c) połączenie tych dwóch technik. Te metody aktywacji nie są jednak odpowiednie dla wielu termodynamicznie kruchych MOF o dużej powierzchni, które mogą cierpieć z powodu zawalenia się struktury w tak trudnych warunkach. Techniką, która umożliwia usunięcie rozpuszczalnika z klatek MOF, przy jednoczesnym uniknięciu wystąpienia rozległego zapadania się struktury, jest aktywacja poprzez suszenie nadkrytycznym CO2 . 23 Podczas tej procedury rozpuszczalnik znajdujący się wewnątrz struktury MOF jest zastępowany ciekłym CO2 . CO2 jest następnie podgrzewany i podgazowywany pod ciśnieniem powyżej punktu nadkrytycznego, a ostatecznie pozostawiany do odparowania z ramy. Ponieważ nadkrytyczny CO2 nie posiada sił kapilarnych, ta procedura aktywacji jest mniej wymuszająca niż konwencjonalne ogrzewanie próżniowe MOF i umożliwiła dostęp do większości ultrawysokich obszarów powierzchni Brunauera-Emmetta-Tellera (BET), które zostały opublikowane do tej pory, w tym MOF z polem powierzchni champion. 3,24,25
W tym artykule opisujemy syntezę de novo reprezentatywnego łatwo dostępnego MOF, który służy jako dobry szablon dla reakcji SPRZEDAŻY — struktura kolumnowo-łopatkowa Br-YOMOF. 26 Jego długie i stosunkowo słabo związane filary N,N'-di-4-pirydynanonaftalenotetrakarboksydiimidu (dpni) można łatwo wymienić z mezo-1,2-di(4-pirydylo)-1,2-etanodiolem (dped) w celu wytworzenia izostrukturalnego MOF SALEM-5 (ryc. 2). 18 Ponadto przedstawiamy kroki, które należy podjąć, aby aktywować SALEM-5 poprzez suszenie CO w stanie nadkrytycznymoraz aby skutecznie zebrać jego izotermę N2 i uzyskać jego powierzchnię BET. Opisujemy również różne techniki związane z charakteryzacją MOF, takie jak krystalografia rentgenowska i spektroskopia 1H NMR (NMR).

<table><tbody><tr><td>6' &rsquo; Pipeta Pasteura</td><td>VWR</td><td>14673-010</td><td>Do przenoszenia kryształów MOF</td></tr><tr><td>9' &rsquo; Pigazka Pasteura</td><td>VWR</td><td>14673-043</td><td>Do oddzielania ciekłego roztworu od kryształów MOF</td></tr><tr><td>Fiolki 1-dram</td><td>VWR</td><td></td><td>Do przygotowania próbek NMR</td></tr><tr><td>Fiolki 2-dram</td><td>VWR</td><td>66011-088</td><td>Do reakcji na małą skalę</td></tr><tr><td>Fiolki 4-dram</td><td>VWR</td><td>66011-121</td><td>Do de novo Kolumnowe koło łopatkowe MOF</td></tr><tr><td>Synteza Probówka NMR klasy 7</td><td>VWR</td><td>897235-0000</td><td></td></tr><tr><td>Przyrząd NMR Avance III 500 MHz</td><td>Bruker</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Piekarnik</td><td>VWR</td><td>414004-566</td><td>Do reakcji solwotermicznych MOF</td></tr><tr><td>Sonikator</td><td>Branson</td><td>3510-DTH</td><td></td></tr><tr><td>Balance</td><td>Mettler-Toledo</td><td>XS104</td><td></td></tr><tr><td>Superctitical CO2</td><td>suszarka Tousimis&trade; Samdri&reg;</td><td>8755B</td><td>Do aktywacji MOF-ów z kołem łopatkowym</td></tr><tr><td>Czasza aktywacyjna</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Tristar II 3020</td><td>Micromeritics</td><td>N/A</td><td>Do zbierania izoterm gazowych/pomiaru pola powierzchni BET</td></tr><tr><td>Dyfraktometr rentgenowski</td><td>Bruker</td><td>N/A</td><td>Goniometr geometrii Kappa, CuK&alpha; promieniowanie i wtyczka do zbierania danych dyfrakcji proszkowej.</td></tr><tr><td>Rurki kapilarne</td><td>Charles-Supper</td><td>Boron-Rich BG07&nbsp;</td><td>Cienkościenna kapilara bogata w bor o średnicy 0,7 mm</td></tr><tr><td>Wosk pszczeli</td><td>Huber</td><td>WAX</td><td>lepki wosk do utrwalania próbki</td></tr><tr><td>Modeling Clay</td><td>Van Aken</td><td>Plastalina</td><td></td></tr><tr><td>CO2 (l)</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>N2 (l)</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>N2 (g)</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>DMF</td><td>VWR</td><td></td> <td>MK492908Do reakcji i przechowywania MOF</td></tr><tr><td>Etanol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>459844</td><td>Do wymiany rozpuszczalnika przed suszeniem nadkrytycznym</td></tr><tr><td colspan="4">[nagłówek]</td></tr><tr><td>Zn(NO3)2 &razy; 6 H2O</td><td>Fluka</td><td>96482</td><td></td></tr><tr><td>dped</td><td>TCI</td><td>D0936</td><td></td></tr><tr><td>dpni</td><td></td><td></td><td>Syntetyzowane zgodnie z do opublikowanej procedury</td></tr><tr><td>Br-tcpb</td><td></td><td></td><td>Zsyntetyzowany zgodnie z opublikowaną procedurą</td></tr><tr><td>D2SO4</td><td>Cambridge Izotopy</td><td>DLM-33-50</td><td>Dla MOF NMR</td></tr><tr><td>d6-DMSO</td><td>Izotopy Cambridge</td><td>DLM-10-100</td><td>Dla MOF NMR</td></tr></tbody></table>

synteza i charakterystyka funkcjonalizowanych struktur metaloorganicznych

Synthesis and Characterization of Functionalized Metal-organic Frameworks

Struktury metaloorganiczne przyciągnęły niezwykłą uwagę badaczy, ponieważ są atrakcyjnymi kandydatami do licznych zastosowań przemysłowych i technologicznych. Ich charakterystyczną właściwością jest ultrawysoka porowatość, która jednak wiąże się z szeregiem wyzwań, zarówno jeśli chodzi o ich budowę, jak i pracę z nimi. Zapewnienie pożądanej funkcjonalności chemicznej i fizycznej MOF poprzez montaż łącznika/węzła w wysoce porowatej strukturze może stwarzać trudności, ponieważ mniej porowate i bardziej stabilne termodynamicznie kongenery (np. inne krystaliczne polimorfy, katenowane analogi) są często preferencyjnie otrzymywane konwencjonalnymi metodami syntezy. Po uzyskaniu pożądanego produktu jego charakterystyka często wymaga specjalistycznych technik, które rozwiązują powikłania potencjalnie wynikające na przykład z utraty cząsteczki gościa lub preferencyjnej orientacji mikrokrystalitów. Wreszcie, dostęp do dużych pustych przestrzeni wewnątrz MOF w celu wykorzystania w zastosowaniach związanych z gazami może być problematyczny, ponieważ ramy mogą ulec zapadnięciu podczas usuwania cząsteczek rozpuszczalnika (pozostałości po syntezie solwotermicznej). W tym artykule opisujemy metody syntezy i charakterystyki rutynowo stosowane w naszym laboratorium w celu rozwiązania lub obejścia tych problemów. Metody te obejmują wymianę łącznika wspomaganą rozpuszczalnikiem, dyfrakcję promieniowania rentgenowskiego proszku w kapilarnach oraz aktywację materiałów (opróżnianie wnęki) przez suszenie nadkrytycznymCO2. Na koniec udostępniamy protokół określania odpowiedniego obszaru ciśnienia do zastosowania analizy Brunauera-Emmetta-Tellera do izoterm azotu, aby oszacować pole powierzchni MOF z dobrą dokładnością.

Stosowanie HCl podczas syntezy MOF jest często korzystne dla wzrostu wysokiej jakości kryształów MOF. Ponieważ spowalnia ono deprotonację grupy karboksylowej (oraz wiązanie linkerów z centrami metalicznymi), sprzyja wzrostowi większych kryształów i zapobiega tworzeniu się faz amorficznych i polikrystalicznych, które mogą powstać, jeśli reakcja przebiega szybciej. W rzeczywistości, jak widać w Rysunek 3MOF-y o strukturze filarowo-kołowej (pillared-paddlewheel) otrzymywane w przebiegu tej reakcji tworzą du...

Synteza, aktywacja i charakterystyka celowo zaprojektowanych metaloorganicznych materiałów szkieletowych jest wyzwaniem, zwłaszcza gdy bloki budulcowe są niekompatybilne lub niechciane polimorfy są termodynamicznie faworyzowane nad pożądanymi formami. Opisujemy, w jaki sposób zastosowania wspomaganej rozpuszczalnikiem wymiany łączników, dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego proszku w kapilarnach i aktywacji poprzez suszenie nadkrytycznym CO2 mogą rozwiązać niektóre z tych wyzwań.

Synteza i charakterystyka funkcjonalizowanych struktur metaloorganicznych

Metal-organic frameworks have attracted extraordinary amounts of research attention, as they are attractive candidates for numerous industrial and ...

Ogólnym celem poniższego eksperymentu jest zsyntetyzowanie metalowego szkieletu organicznego lub z kołem łopatkowym z kolumnami, które są trudne do uzyskania de novo przy użyciu wymiany łącznika wspomaganego rozpuszczalnikiem lub żagla, oraz aktywacja go poprzez suszenie nadkrytycznym dwutlenkiem węgla. Osiąga się to poprzez termiczną syntezę salwy salwowej macierzystego mo, który jest łatwo dostępny de novo z sześciowodnego azotanu NN prime D czterech perialnych naftalenu, tetra karboksylodiaminy i jednego czterech DI bromo 2 3 5 6 Tera czterech karboksylobenzenu w kwaśnym roztworze DMF w celu wykorzystania go jako szablonu sprzedaży. W drugim etapie kryształy rodzicielskiej są poddawane reakcji sprzedaży z roztworem DMF wybranego łącznika, który daje pożądany produkt potomnej, Salem pięć.Następnie rozpuszczalnik DMF w porach Salem five jest usuwany poprzez wymianę rozpuszczalnika na etanol i aktywację nadkrytycznym dwutlenkiem węgla, aby materiał nadawał się do zastosowań związanych z absorpcją gazów. Wyniki wskazują na zachowanie struktury do topologii, włączenie łączników potomnych do pięcioczęściowego szkieletu Salem oraz zapobieganie zapadaniu się szkieletu po aktywacji w oparciu o dyfrakcję promieniowania rentgenowskiego proszku w wirującym kapilarnym protonie, spektroskopię magnetycznego rezonansu jądrowego protonu i obserwację obrazów kryształów aktywowanego mth i zbioru izoterm azotu. Mamy nadzieję, że ten film może dostarczyć informacji na temat alternatywnych dróg do syntezy i aktywacji trudnych, a także ostrzec przed uspokajającymi pułapkami popełnianymi podczas obchodzenia się z delikatnymi strukturami.Dodatkowo, wspomagana rozpuszczalnikiem wymiana łącznika może być zastosowana do szerokiej gamy struktur myszy obok systemów kół łopatkowych słupków, na których koncentruje się ten film. Główną przewagą wymiany linkera wspomaganego rozpuszczalnikiem nad istniejącymi metodami jest jego wszechstronność i niedoskonałości w połączeniu z jego sprzedażą za pomocą fassal implementation. Łagodzi problemy związane z rozpuszczalnością łącznika i zazwyczaj prowadzi do prawie ilościowej syntezy potomnego proszku Moff.Dyfrakcja promieniowania rentgenowskiego jest potężną techniką potwierdzania, że nastąpiła reakcja żagla. Przedstawiona tutaj metoda utrzymuje kryształy w ich roztworze macierzystym, co zapewnia, że szkielet MTH pozostaje nienaruszony. Procedurę zademonstruje dr Rachel Clit, doktor habilitowany z naszego laboratorium.Najpierw odważ 50 miligramów sześciowodnego azotanu, 37,8 miligramów DPNI i 64,5 miligramów B-R-T-C-P-B. Połącz wszystkie składniki stałe w czterogramowej fiolce. Dodaj 10 mililitrów DMF do fiolki zawierającej składniki stałe.Następnie za pomocą dziewięciocalowej pipety do pasty dodaj jedną kroplę stężonego kwasu solnego po dokładnym szczelnym zamknięciu fiolki. Mieszać składniki w kąpieli ultradźwiękowej przez około 15 minut, obserwując zawartość fiolki, gdy tworzą zawiesinę. Następnie umieść fiolkę w piekarniku w temperaturze 80 stopni Celsjusza na dwa dni.Pierwszego dnia należy sprawdzić fiolkę, aby upewnić się, że jej zawartość całkowicie się rozpuściła. Tworząc żółty, klarowny roztwór, drugiego dnia, obserwować żółte kryształy w kształcie łez na ściankach i dnie fiolki. Po wyjęciu fiolki z piekarnika i schłodzeniu do temperatury pokojowej, za pomocą szpatułki delikatnie zepchnąć kryształy ze ścianek fiolki, tak aby wszystkie zebrały się na dnie fiolki.Po pozostawieniu kryształów na dnie fiolki, delikatnie usuń roztwór reakcyjny z fiolki za pomocą dziewięciocalowej pipety z mieszaniem, nie zasysając kryształów do pipety. Dodaj około pięciu mililitrów świeżego DMF do fiolki z kryształami, aby moczyć je przez co najmniej jeden dzień w celu usunięcia kwaśnego roztworu reakcyjnego i wszelkich niereaktywnych składników uwięzionych w porach. W tym momencie przygotuj średnicę 0,7 milimetra.Pożycz kapilarnę ze szkła krzemianowego, ostrożnie odcinając zamknięty koniec, tak aby pozostały górne trzy centymetry kapilary z górną częścią lejka. Zanurz wąsko odcięty koniec kapilary w stopionym wosku pszczelim. Po pozostawieniu woskowi zestalenia się jako zatyczka na dnie kapilary, podeprzyj go w niewielkiej ilości plasteliny Za pomocą poprzedniej pipety powietrznej narysuj kilka mililitrów kryształów w roztworze.Ostrożnie przenieś kryształy i roztwór do kapilary przez otwór lejka. Użyj ręcznika papierowego lub chusteczki, aby usunąć nadmiar rozpuszczalnika. Następnie pozwól kryształom osiąść w małym korku z wosku pszczelego.Użyj bardzo małego kawałka plasteliny, aby uszczelnić górny koniec kapilary. Aby przygotować się do analizy dyfrakcji rentgenowskiej proszku, należy zdjąć wszelkie urządzenia mocujące z głowicy goniometru i umieścić na niej kapilarnę wspartą plasteliną. Wyśrodkuj kapilarę w wiązce promieniowania rentgenowskiego, aby upewnić się, że korek kryształów nie obraca się podczas obrotu.Po analizie dyfrakcji rentgenowskiej proszku usuń 21 miligramów DPED i przenieś go do dwugramowej fiolki. Po dodaniu pięciu mililitrów DMF do fiolki, rozpuść DPED za pomocą ultrasonizacji. Używając sześciocalowej pipety powietrznej, zbierz kryształy bro i przefiltruj je na lejku NER.Następnie rozproszyć około 30 miligramów kryształów we wcześniej przygotowanym roztworze DPED. Powstałą mieszankę żaglową umieść w piekarniku w temperaturze 100 stopni Celsjusza na 24 godziny. W następnym sprawdź postęp reakcji żagla za pomocą protonu NMR Za pomocą sześciocalowej pipety PE.Usuń około dwóch do pięciu miligramów kryształów MOF ze schłodzonego roztworu reakcyjnego. Wypłucz te kryształy, zanurzając je w niewielkiej ilości czystego rozpuszczalnika, takiego jak DMF, w 1,5 gramowej fiolce. Następnie dodaj około jednego mililitra deuterowanego sulfotlenek dimetylu do oddzielnej fiolki o wadze 1,5 grama.Po odfiltrowaniu kryształów z roztworu czyszczącego należy je rozproszyć w deuterowanym sultlenku dimetylu. Następnie dodaj trzy krople deuterowanego kwasu siarkowego do mieszaniny. Dokładnie poddać sonifikacji uwięzionej fiolki, aby uzyskać jednorodny roztwór.Po zakończeniu przenieś otrzymaną próbkę do probówki NMR za pomocą pipety do pasty. Następnie zbierz widmo NMR, wykonując 64 skany, ponieważ roztwór jest stosunkowo rozcieńczony ze względu na niską rozpuszczalność kryształów MOF. Po wymianie rozpuszczalnika na etanol przenieś kryształy MOF do naczynia aktywacyjnego za pomocą sześciocalowej pipety PE.Następnie usuń jak najwięcej etanolu za pomocą dziewięciocalowej pipety groszkowej, nie zasysając kryształów do pipety. Zdejmij pokrywę komory aktywacyjnej, odkręcając trzy i sprawdź, czy w komorze nie ma resztek moli. Za pomocą kleszczy włóż naczynie aktywacyjne z do komory i przykręć pokrywkę z powrotem na swoje miejsce.Następnie włącz suszarkę i otwórz zbiornik dwutlenku węgla. Wyreguluj pokrętło temperatury, aby osiągnąć temperaturę od zera do 10 stopni Celsjusza. Gdy temperatura znajdzie się w odpowiednim zakresie, przekręć pokrętło napełniania. Powoli.Obserwuj ciekły dwutlenek węgla wlewający się do naczynia aktywacyjnego przez szklane okienko na pokrywie komory. Aby wykonać pierwsze przedmuchiwanie, przekręć pokrętło napełniania do oznaczenia 15. Następnie powoli przekręć pokrętło odpowietrzania, aż strumień rozpuszczalnika wystrzeli z rurki z boku przyrządu.Po pozostawieniu przedmuchiwania przez około pięć minut, zamknij pokrętło odmuchiwania i przekręć pokrętło napełniania w dół do znaku wskazującego pięć. Po ośmiu godzinach super krytycznego suszenia wyłącz wszystkie pokrętła i włącz przełącznik ciepła. Gdy temperatura i ciśnienie przekroczą punkt nadkrytyczny, podłącz przepływomierz do rurki z boku przyrządu i otwórz pokrętło odpowietrzania.Dostosuj przepływ do jednego centymetra sześciennego na minutę. Następnie wyjmij przepływomierz, pozwalając dwutlenkowi węgla powoli odpłynąć z próbki następnego dnia. Sprawdź, czy ciśnienie spadło do zera PSI.Jeśli ciśnienie nie spadło do tego poziomu, przekręć pokrętło odpowietrzania, aż do osiągnięcia żądanego spadku ciśnienia. Po zamknięciu pokrętła upustu wyłącz włączniki ogrzewania i zasilania na instrumencie, pokazany tutaj jest kryształ Broome'a i ten sam kryształ przekształcony w Salem. W tym miejscu wyświetlana jest piątka.Tak jak w przypadku reakcji monokryształ-monokryształ. Wielkość i morfologia kryształów nie ulegają zmianie. Jednak na powierzchni pojawiają się pęknięcia ze względu na surowy charakter sprzedaży, co sprawia, że piąty kryształ z Salem nie jest podatny na zbieranie danych dyfrakcji rentgenowskiej monokryształów.Gdy synteza BROMIUM OV jest stosowana do syntezy piątki Salema, NMR protonów wykazuje brak DPED. Aby zatrzymać, funkcjonalna interakcja konsolidatora Sale jest używana do uzyskiwania dostępu do Salem pięć. Typowa sprzedaż, w której DPNI pełni rolę filaru wyjściowego, trwa mniej niż 24 godziny, a ponad 99% słupka jest wymieniane.Ponieważ wiele łopatkowych z kolumnami traci krystaliczność po wyschnięciu, PXRD, który wykorzystuje materiał montażowy na szkle, tworzy wzór, który może nie zawierać wszystkich pików, w tym przypadku pik odpowiadający odbiciu pochodzącemu z kierunku osi C, wzdłuż którego leżą filary donorowe azotu, jest pierwszym szczytem. Pierwsza pozycja piku w dolnym kącie theta zęba oznacza obecność większej komórki elementarnej w kierunku osi C. Obrazy krystaliczne NU 100 po konwencjonalnej aktywacji cieplnej i próżniowej oraz po suszeniu nadkrytycznym dwutlenkiem węgla są pokazane tutaj.Podczas gdy to pierwsze prowadzi do zapadania się szkieletu i niszczenia porowatości, nadkrytyczne suszenie dwutlenkiem węgla prowadzi do powierzchni A BET wynoszącej około 6 140 metrów kwadratowych na gram. Po tej procedurze można uzyskać inne trudne do zsyntetyzowania, jednocześnie zapobiegając degradacji ich delikatnych struktur podczas badania i umożliwiając dostęp do ich ewakuowanych porów. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak wykonać kilka pomocnych metod syntezy, charakterystyki i aktywacji MOF w zastosowaniach absorpcji gazów.Przygotowując proszkowe próbki dyfrakcji rentgenowskiej i kapilary do zamontowania na reflektometrze dyferencjałowym, można analizować wrażliwe na rozpuszczalniki kryształy dowolnego typu bez obawy o degradację próbki.

synthesis-characterization-functionalized-metal-organic

Research

JoVE Journal

Chemistry

Chemia

Przedstawiono procedurę przygotowania porowatych hybrydowych mediów separacyjnych składających się z makroporowatego monolitu polimerowego wewnętrznie pokrytego mikroporowatym polimerem koordynacyjnym o dużej powierzchni.

Otrzymywanie wysokoporowatych koordynacyjnych powłok polimerowych na makroporowatych monolitach polimerowych w celu zwiększonego wzbogacenia fosfopeptydów

Konwersja kwasu transferulowego do waniliny została osiągnięta przez katalizę heterogeniczną. W tej syntezie wykorzystano HKUST-1, a niezbędnym etapem procesu katalitycznego było wytworzenie nienasyconych miejsc metalowych. Tak więc, gdy katalizator został aktywowany w próżni, uzyskano pełną konwersję waniliny (wydajność 95%).

HKUST-1 jako niejednorodny katalizator do syntezy waniliny

Solidne funkcjonalne powłoki katecholowe zostały wytworzone w jednym kroku przez bezpośrednią reakcję materiału znanego jako HKUST z syntetycznymi katecholami w warunkach beztlenowych. Tworzenie się jednorodnych powłok otaczających cały kryształ przypisuje się biomimetycznej aktywności katalitycznej dimerów Cu(II) na zewnętrznej powierzchni kryształów.

Funkcjonalizacja powierzchni struktur metaloorganicznych w celu poprawy odporności na wilgoć

Tutaj demonstrujemy protokół dwuetapowej syntezy monokrystalicznych powłok rdzeniowych przy użyciu nieizostrukturalnej pary struktur metaloorganicznych (MOF), HKUST-1 i MOF-5, które mają dobrze dopasowane sieci krystaliczne.

Synteza monokrystalicznych struktur metaloorganicznych typu rdzeń-powłoka

Tutaj używamy stabilizatora polimerowego do przygotowania zawiesin struktur metaloorganicznych (MOF), które wykazują znacznie zmniejszone rozproszenie w swoich widmach absorpcji w stanie podstawowym i przejściowym. W przypadku tych zawieszeń MOF, protokół zawiera różne wytyczne do spektroskopowego charakteryzowania MOF w celu uzyskania danych możliwych do interpretacji.

Przewodnik techniczny dotyczący wykonywania pomiarów spektroskopowych na strukturach metaloorganicznych

Poniższe badanie ocenia profil toksykologiczny wybranego szkieletu metaloorganicznego za pomocą wykrywania impedancji ogniwa elektrycznego i substratu (ECIS), techniki badań przesiewowych w czasie rzeczywistym o wysokiej przepustowości.

Elektryczne wykrywanie podłoża komórkowego do oceny profili toksykologicznych struktury metaloorganicznej w czasie rzeczywistym

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.

Eksperymentalne podejścia do syntezy niskowartościowych struktur metaloorganicznych z wielotopowych łączników fosfiny

Ukierunkowana synteza nowych struktur metaloorganicznych (MOF) jest trudna, a ich odkrycie zależy od wiedzy i kreatywności chemika. Metody wysokoprzepustowe pozwalają na szybkie i efektywne badanie złożonych pól parametrów syntetycznych, przyspieszając proces znajdowania związków krystalicznych oraz identyfikowania trendów syntetycznych i strukturalnych.

Odkrycie i optymalizacja syntezy izosiatkowatych związków metaloorganicznych metaloorganicznych na bazie fosfonianów Al(III) przy użyciu metod wysokoprzepustowych

Postsyntetyczna wymiana ligandów (PSE) jest wszechstronnym i potężnym narzędziem do instalowania grup funkcyjnych w strukturach metaloorganicznych (MOF). Wystawienie MOF na działanie roztworów zawierających ligandy funkcjonalizowane triazolami i tetrazolami może włączyć te heterocykliczne ugrupowania do Zr-MOF poprzez procesy PSE.

Synteza struktur metaloorganicznych na bazie triazolu i tetrazolu na bazie Zr poprzez postsyntetyczną wymianę ligandów

Protokół syntezy i charakterystyki samoorganizujących się monowarstw szkieletu metaloorganicznego jest dostarczany przy użyciu szczepionych polimerami, kryształów metaloorganicznych (MOF). Procedura pokazuje, że cząstki MOF szczepione polimerem mogą być samoorganizujące się na granicy faz powietrze-woda, co skutkuje dobrze uformowanymi, wolnostojącymi, jednowarstwowymi strukturami, czego dowodem jest obrazowanie za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej.

Synteza i charakterystyka samoorganizujących się monowarstw metaloorganicznych z wykorzystaniem cząstek pokrytych polimerem

Poznaj syntezę i aktywację metaloorganicznych szkieletów MOF przy użyciu wymiany ligandów z asystą rozpuszczalnika oraz suszenia nadkrytycznym dwutlenkiem węgla. Metoda zapobiega zawaleniu się delikatnych struktur.

Synteza i charakterystyka funkcjonalizowanych struktur metaloorganicznych

Przeglądaj więcej filmów