Functionalization superfície de estruturas Metal-orgânicas para resistência à umidade melhorada

Summary

Revestimentos de robusta catecol funcional foram produzidos em uma única etapa pela reação direta do material conhecido como HKUST com catecóis sintéticos em condições anaeróbias. A formação de revestimentos homogéneos em torno do cristal inteiro é atribuída à atividade catalítica biomimetic de dímeros de Cu(II) na superfície externa dos cristais.

Abstract

Estruturas de metal-orgânico (MOFs) são uma classe de materiais porosos de inorgânicos com propriedades promissoras no armazenamento de gás e separação, catálise e sensoriamento. No entanto, a questão principal, limitando a sua aplicabilidade é sua estabilidade pobre em condições de umidade. Os métodos comuns para superar esse problema envolvem a formação de fortes laços de metal-linker usando altamente carregada de metais, que é limitado a um número de estruturas, a introdução de grupos alkylic ao quadro por modificação pós-sintético (PSM) ou deposição de vapor químico (CVD) para melhorar a hidrofobicidade global do quadro. Estes dois últimos geralmente provocam uma redução drástica da porosidade do material. Estas estratégias não permite explorar as propriedades do MOF já está disponível e é imperativo encontrar novos métodos para melhorar a estabilidade de MOFs na água, mantendo suas propriedades intactas. Neste documento, nós relatamos um método inovador para melhorar a estabilidade de água de cristais do MOF com o Cu₂(O₂C)₄ rodas de pás unidades, tais como HKUST (onde HKUST representa Hong Kong University of Science & Technology), com as catecóis acrescida com cadeias alquila e fluoro-alquil. Tirando vantagem dos sites de metal insaturados e catecholase, como atividade catalítica de íons de Cu^II , somos capazes de criar revestimentos hidrofóbicos robustos através da oxidação e polimerização subsequente das unidades catecol na superfície da cristais em condições anaeróbias e isento de água sem interromper a estrutura subjacente do quadro. Esta abordagem não só proporciona o material com estabilidade melhorada de água mas também fornece controle sobre a função do revestimento protetor, que permite o desenvolvimento de revestimentos funcionais para a adsorção e separação de compostos orgânicos voláteis . Estamos confiantes de que esta abordagem também pode ser estendida para outros MOFs instáveis com sites de metal abertos.

Introduction

Estruturas de metal-orgânicos são uma classe de materiais porosos cristalinos, construído a partir de componentes metálicos inorgânicos, normalmente chamados edifício secundário unidades (SBUs), realizadas em conjunto por polytopic ligantes orgânicos através de laços coordenativas. A auto-montagem do SBUs com os linkers orgânicas permite a formação de estendida 3D estruturas porosas com áreas de superfície muito altas e promissoras aplicações nas áreas de armazenamento e separação^1,2, catálise de gás e sensor³. No entanto, a principal limitação para sua aplicabilidade é sua estabilidade....

Protocol

1. Procedimento sintético de hdcat@HKUST

Nota: Todo o processo deve ser realizado dentro de um porta-luvas, para evitar qualquer contato com a umidade ambiente. Consequentemente, todos os reagentes e solventes utilizados devem ser seco e armazenado no porta-luvas.

1. Trazer um frasco de vidro aberto 4 mL, duas espátulas e uma micropipeta de 1 mL para o porta-luvas.
2. Transferi 50 mg de hdcat dentro do frasco de vidro.
   Nota: Em alguns casos, uma arma antiestática pode ser necessária para evitar os efeitos indesejáveis de eletricidade estática.
3. Coloque 1 mL de clorofórmio anidro no frasco de vidro contendo hdcat.

Results

Todos os reagentes e materiais foram armazenados no porta-luvas e usados como recebido sem qualquer depuração adicional, a menos que indicado o contrário. Todo o processo é realizado em um porta-luvas para evitar o contacto com a humidade que poderia degradar o material sem revestimento.

Para assegurar a reprodutibilidade durante os experimentos, HKUST comercialmente disponível com um tamanho de partícula médio perto de 40-50 µm.......

Discussion

O método relatado neste trabalho fornece uma abordagem simples e eficaz para a modificação da superfície dos cristais MOF pela reação direta com catecóis sintéticos sob condições suaves independentemente a funcionalidade da cadeia. Ao contrário da abordagem convencional de produção de revestimentos, como polydopamine, esta rota pode ser realizada em condições anaeróbicas e anidra e sem qualquer adição de base que pode comprometer a estabilidade do MOF. Metanol e clorofórmio primeiro foram escolhidos com base em anteriore.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Basolite C-300	Sigma-Aldrich	688614	Metanol Anidro Comercial HKUST
(99,8%)	Sigma-Aldrich	322415
Clorofórmio Anidro (>99%)	Sigma-Aldrich	288306
Mettler Toledo TGA/SDTA 851	Analisador Termogravimétrico	Mettler Toledo
Agilent Cary 630 FTIR	Agilent		Espectrofotômetro FT-IR, Módulo ATR
PANalytical X' Difratômetro de pó XRD de pó PÁLICO
AUTOSORB-6 aparelho	quantacromo		foram realizadas com este equipamento. A ativação das amostras foi realizada sob vácuo dinâmico a 170 °C. Realizado pelo serviço técnico da Universitat d'Alacant.
de espectrômetro de fotoelétrons de raios-X K-Alpha	Análises Termocientíficas		foram realizadas na unidade de raios-X do microscópio eletrônico de varredura Universitat d'Alacant
FEI Quanta 650 FEG	Fisher Scientific		Usado para observar morfologias e dimensões de partículas