Síntese de estruturas metal-orgânicas de núcleo cristalino único

Resumo

Aqui, demonstramos um protocolo para a síntese em duas etapas de núcleos monocristalinos usando um par não-isoestrutural metal-orgânico (MOF), HKUST-1 e MOF-5, que possuem reticulados cristalinos bem combinados.

Resumo

Devido à sua designabilidade e efeitos sinérgicos sem precedentes, as estruturas metal-orgânicas core-shell (MOFs) têm sido ativamente examinadas recentemente. No entanto, a síntese de MOFs de núcleo monocristalino é muito desafiadora e, portanto, um número limitado de exemplos tem sido relatado. Aqui, sugerimos um método de síntese de núcleos monocristalinos HKUST-1@MOF-5, que é HKUST-1 no centro do MOF-5. Através do algoritmo computacional, este par de MOFs foi previsto para ter os parâmetros de rede e pontos de conexão química correspondentes na interface. Para construir a estrutura núcleo-casca, preparamos os cristais HKUST-1 em forma octaédrica e cúbica como um MOF central, no qual as facetas (111) e (001) foram principalmente expostas, respectivamente. Através da reação sequencial, a casca do MOF-5 foi bem cultivada na superfície exposta, mostrando uma interface de conexão contínua, que resultou na síntese bem sucedida de HKUST-1@MOF-5 monocristalino. Sua formação de fase pura foi comprovada por imagens microscópicas ópticas e padrões de difração de raios X de pó (PXRD). Este método apresenta o potencial e os insights sobre a síntese núcleo-casca monocristalina com diferentes tipos de MOFs.

Introdução

MOF-on-MOF é um tipo de material híbrido composto por duas ou mais estruturas metal-orgânicas (MOFs) ^{diferentes1,2,3}. Devido às várias combinações possíveis de constituintes e estruturas, os MOF-sobre-MOFs fornecem novos compósitos variados com propriedades notáveis, que não foram alcançadas em MOFs isolados, oferecendo grande potencial em muitas aplicações ^4,5,6. Dentre os vários tipos de MOF-on-MOFs, uma estrutura core-shell em que um MOF envolve outro tem a vantagem de otimizar as....

Protocolo

CUIDADO: Antes de realizar o experimento, leia e compreenda minuciosamente as fichas de dados de segurança do material (FISPQs) dos produtos químicos utilizados neste protocolo. Use equipamento de proteção adequado. Utilize um exaustor para todos os procedimentos de síntese.

1. Síntese de HKUST-1 cúbico

OBS: O procedimento experimental foi baseado em método previamente^relatado14. Para a síntese núcleo-casca, foram sintetizados 10 potes de cada vez. Para tanto, foram preparados 10 potes da solução de uma só vez e depois distribuídos.

1. Adicionar 4,72 g (20,3 mmol) d....

Resultados

De acordo com as duas estruturas calculadas do sistema núcleo-casca HKUST-1@MOF-5¹⁴, em ambos os planos (001) e (111), os sítios dos nós metálicos do HKUST-1 e os sítios de oxigênio dos carboxilatos do MOF-5 são bem combinados como os pontos de conexão química na interface entre os dois MOFs (Figura 1). Portanto, cristais cúbicos e octaédricos de HKUST-1, nos quais os planos (001) e (111) estão expostos, respectivamente, foram sintetizados como MOFs centrais para sínt.......

Discussão

Nesse protocolo, cristais de HKUST-1 em forma cúbica e octaédrica foram sintetizados, referindo-se a um método previamente^relatado14. Para a síntese de HKUST-1, a solução de H 3 BTC foi adicionada enquanto aqueceva e agitava a solução de(NO 3)2·2.5H₂O para evitar a precipitação de H₃ BTC àmedida que a temperatura diminuía. Posteriormente, o ácido acético foi adicionado imediatamente para evitar a nucleação rápida e garantir o crescimento de um.......

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
Ácido acético	DAEJUNG	1002-4400	Síntese de HKUST-1 (etapas do protocolo 1.4 e 2.4)
Nitrato de cobre(II) hemipentahidratado	Sigma Aldrich	223395-100G	Síntese de HKUST-1 (etapas do protocolo 1.1 e 2.1)
D2 PHASER	Bruker AXS	DOC-B88-EXS017-V3	Difração de raios X em pó
Placa de aquecimento de agitação digital	Thermo Scientific	SP131320-33Q	Placa de aquecimento para aquecimento e agitação (etapas do protocolo 1.2 e 2.2)
Sistema de purificação de água Direct-Q3UV	MILLIPORE	ZRQSVP030	Água deionizada (etapas do protocolo 1.1 e 2.1)
Álcool etílico anidro, 99,9%	DAEJUNG	4023-4100	Síntese de HKUST-1 (etapas do protocolo 1.2 e 2.2)
Forno de convecção forçada ( OF-02P/PW)	JEIO TECH	EDA8136	Forno para reação de aquecimento (etapas do protocolo 1.5, 2.5 e 3.4)
N,N-dietilformamida	TCI	D0506	Síntese de HKUST-1@MOF-5 (etapa do protocolo 3.1)
N,N'-Dimetilformamida	DAEJUNG	6057-4400	Síntese de HKUST-1 (etapas do protocolo 1.1 e 2.1)
Microscópios estéreo	Microscópio óptico	Nikon	SMZ745T
Ácido tereftálico	Sigma Aldrich	185361-500G	Síntese de HKUST-1@MOF-5 (etapa do protocolo 3.1)
Ácido triménico	Sigma Aldrich	482749-100G	Síntese de HKUST-1 (etapas 1.2 e 2.2 do protocolo)
Limpador ultrassônico	BRANSONIC	CPX-952-338R	Sonicador com banho para solução de dissolução (etapa 3.1 do protocolo)
Nitrato de zinco hexahidratado	Sigma Aldrich	228737-100G	Síntese de HKUST-1@MOF-5 (etapa 3.1 do protocolo)

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