Síntese de Solvothermal de MIL-96 e UiO-66-NH2 na camada atômica depositado revestimentos de óxido metálico em esteiras de fibra

Resumo

Estruturas de metal-orgânicos são eficazes em armazenamento de gás e catálise heterogênea, mas resultado de métodos de síntese típica em pó solto que são difíceis de incorporar materiais inteligentes. Vamos demonstrar um método de primeiros tecidos de revestimento com óxidos metálicos ALD, resultando em filmes conformados do MOF nos tecidos durante a síntese de solvothermal.

Resumo

Estruturas metal-orgânicas (MOFs), que contêm clusters reativos de metal e ligantes orgânicos, permitindo grandes porosidades e áreas de superfície, têm se mostrado eficazes em catálise, separações e adsorção de gás. MOFs mais comumente são sintetizados como pó granel, exigindo processos adicionais para cumprir os tecidos e dispositivos funcionais esse risco de diminuição da capacidade de porosidade e adsorção de pó. Aqui, vamos demonstrar um método de primeiros tecidos de revestimento com filmes de óxido de metal usando a deposição de camada atômica (ALD). Este processo cria conformados filmes de espessura controlável em cada fibra, proporcionando uma superfície mais reativa para nucleação do MOF. Submergindo o tecido revestido de ALD em solução durante a síntese de solvothermal MOF, os MOFs criam um revestimento conformal, bem aderido nas fibras, resultando em um tecido MOF-acrescida, sem materiais de adesão adicionais que podem bloquear os poros do MOF e sites funcionais. Aqui demonstramos dois métodos de síntese de solvothermal. Primeiro, nós formam uma camada de MIL-96(Al) em fibras de polipropileno usando condições sintéticas que convertem o óxido de metal para MOF. Usando filmes inorgânicos iniciais de diferentes espessuras, difusão do vinculador orgânico em inorgânico nos permite controlar a extensão do MOF na tela de carregamento. Em segundo lugar, realizamos uma síntese de solvothermal do UiO-66-NH₂ em que o MOF nucleates sobre o conformal de óxido metálico do revestimento em fibras de poliamida-6 (PA-6), produzindo assim uma uniforme e conformal película fina de MOF no tecido. O material resultante pode ser incorporado diretamente nos dispositivos de filtro ou roupas protetoras e elimina as qualidades maladroit de pó solto.

Introdução

Estruturas de metal-orgânicos são estruturas cristalinas, consistindo de um aglomerado de metal reativo centros ligados por linkers molécula orgânica para fornecer grandes porosidades e áreas de superfície. Sua estrutura, porosidade e funcionalidade podem ser projetados, escolhendo clusters apropriados e linkers, levando a áreas de superfície tão altas quanto 7.000 m2/g_MOF^1,2. Sua alta porosidade e área superficial fizeram MOFs diversamente aplicável em separação, adsorção e catálise heterogênea em domínios que vão desde a produção de energia para as preocupações ambientais a processos bi....

Protocolo

1. deposição de camada atômica (ALD) de Al₂O₃ em tapetes de fibra

1. Coloca uma amostra de tecido de polipropileno de² 2,54 x 2,54 cm no barco reactor (um titular de malha fina, rígida, metal). Um esquema do reator é apresentado na Figura 2.
2. Abra o medidor de pressão. Remova o fecho da tampa do reator. Ative o controle manual no sistema de LabView. Feche a válvula de nitrogênio e portão do portador do reator de ALD. Abra o nitrogênio de ventilação.
3. Depois de retirar a tampa do reator, carrega a amostra de tecido para o reator ALD. Recoloque a tampa do reator e abrir a válvula. Fe....

Resultados

Para descrever os materiais MOF/tecido, podemos delinear dois termos relacionados a área de superfície de medição. Primeira, projetada área de superfície, cm²_projetada, refere-se à dimensão macroscópica do swatch da tela, medida com uma régua, ou seja., a área da amostra é projetada a sombra. A segunda área de superfície de interesse é a área de superfície de aposta, calculada a partir de uma isoterma de azoto obtida no 77 K. Esses valores são fornecidos em .......

Discussão

O revestimento de ALD influencia fortemente a adesão e o carregamento do MOF. Primeiro, dependendo do tipo de substrato e precursor ALD, a camada ALD pode formar uma carapaça distinta em torno da fibra, ou se espalham a fibra para criar uma transição gradual para o revestimento de óxido de metal²⁰. O escudo duro tem sido observado em substratos de algodão e nylon, enquanto difusiva camadas podem ser observadas em polipropileno sob condições apropriadas. Em segundo lugar, a difusão em fibra também .......

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
trimetilalumínio	Strem Chemicals	93-1360
reator ALD caseiro	N / A
cilindro de nitrogênio	Arc3	UN1066
ácido trimésico	Sigma-Aldrich	482749-500G
etanol	Koptec	V1001
autoclave revestida de teflon	PARR Instrument Company	4760-1211
forno isotemp	Fisher Scientific	F47925
Cloreto de zircônio (IV)	Alfa Aesar	12104
Ácido 2-aminotereftálico	Acros Organics	278031000
N,N-dimetilformamida	Fisher Scientific	D119-4
Ácido clorídrico	Fisher Scientific	A481-212
Tapetes de fibra de polipropileno	N/A
Tapetes de fibra de poliamida	N/A