A síntese direcionada de novos frameworks metal-orgânicos (MOFs) é difícil, e sua descoberta depende do conhecimento e criatividade do químico. Métodos de alto rendimento permitem que campos de parâmetros sintéticos complexos sejam explorados de forma rápida e eficiente, acelerando o processo de encontrar compostos cristalinos e identificar tendências sintéticas e estruturais.
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Artigo de método
Descoberta e Otimização da Síntese de Compostos Metal-Orgânicos Isoreticulares à Base de Al(III) Fosfonato Usando Métodos de Alto Rendimento
Neste artigo
Resumo
Resumo
Os métodos de alto rendimento (HT) são uma ferramenta importante para a triagem rápida e eficiente dos parâmetros de síntese e a descoberta de novos materiais. Este manuscrito descreve a síntese de estruturas metal-orgânicas (MOFs) a partir de solução usando um sistema de reator HT, resultando na descoberta de vários MOFs à base de fosfonatos da composição [Al 2 H 12-x(PMP)3]Cl x∙6H2O (H 4PMP = N,N '-piperazina bis(ácido metilenofosfônico)) parax =4, 6, denotado como Al-CAU-60-xHCl, contendo íons trivalentes de alumínio. Isto foi realizado sob condições de reação solvotérmica através da triagem sistemática do impacto da razão molar do ligante ao metal e do pH da mistura reacional na formação do produto. O protocolo para a investigação da HT inclui seis etapas: a) planejamento da síntese (DOE = planejamento do experimento) dentro da metodologia HT, b) dosagem e trabalho com reatores HT desenvolvidos internamente, c) síntese solvotérmica, d) investigação da síntese usando blocos de filtração desenvolvidos internamente, e) caracterização por difração de raios X do pó HT e f) avaliação dos dados. A metodologia HT foi primeiramente utilizada para estudar a influência da acidez na formação do produto, levando à descoberta do Al-CAU-60∙xHCl (x = 4 ou 6).
Introdução
Estruturas metal-orgânicas (MOFs) são compostos porosos, cristalinos, cujas estruturas consistem em nós contendo metais, como íons metálicos ou aglomerados metal-oxigênio, que são conectados por moléculas orgânicas (ligantes)1. Variando-se os nós contendo metais e o ligante, pode-se obter uma variedade de compostos que exibem uma ampla gama de propriedades e, portanto, têm aplicações potenciais em diferentes campos1.
A estabilidade de um material é importante para sua aplicação 1,2,3. Portanto, MOFs c....
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Protocolo
Neste protocolo, descreve-se a investigação HT de sistemas químicos para descoberta de novos materiais cristalinos, utilizando como exemplo oAl-CAU-60 29 .
1. Planejamento do Experimento (DOE)
NOTA: O primeiro passo é estabelecer um plano de síntese, que requer conhecimento da configuração do reator (Figura 2), reagentes e solventes utilizados. Este procedimento de planejamento de síntese é adaptado para realizar 24 ou 48 reações sob um programa específico de temperatura-tempo, para o qual multiclaves de aço fabricadas internamente são usadas pa....
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Resultados
Os dados do PXRD são mostrados na Figura 9. Para a primeira avaliação, os resultados obtidos estão ligados aos parâmetros de síntese do espaço de parâmetros investigado. A investigação foi realizada usando seis razões molares diferentes de ligante para metal e quatro razões molares diferentes de NaOH/HCl para Al3+. Relacionando essas informações com os dados de PXRD obtidos (Figura 9), pode-se observar que produtos de baixa cristalinidade foram obtido.......
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Discussão
Devido à complexidade do método HT, as etapas individuais e o método em si são discutidos nas seções a seguir. A primeira parte aborda as etapas críticas para cada etapa de trabalho do fluxo de trabalho do HT (Figura 1), possíveis modificações e limitações da técnica, quando aplicável. Ao final, uma discussão geral também incluindo a importância do método HT em relação aos métodos existentes e aplicações futuras é apresentada.
Na primeira etapa do fluxo de trabal.......
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Divulgações
Os autores não têm nada a revelar.
Agradecimentos
O trabalho foi apoiado pela Christian-Albrechts-University, pelo Estado de Schleswig-Holstein e pela Deutsche Forschungsgemeinschaft (especialmente STO-643/2, STO-643/5 e STO-643/10).
Norbert Stock gostaria de agradecer aos B.Sc., M.Sc., e estudantes de doutorado, bem como aos parceiros de cooperação que realizaram muitos projetos interessantes usando a metodologia de alto rendimento, em particular o Prof. Bein da Ludwig-Maximilians-Universität em Munique, que desempenhou um papel importante no desenvolvimento dos reatores.
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| AlCl3· 6H2O | Grü ssing | N/A | 99% |
| Bloco filtrante para filtração de no máximo 48 misturas de reacção | N/A | Desenhos técnicos nos ficheiros | |
| suplementares Ácido clorídrico | Honeywell 258148 | Conc. 37 %, p.a. | |
| Multiclaves com 24 inserções individuais de Teflon | Feito internamente | N/A | Desenhos técnicos nos arquivos suplementares |
| N,N '-piperazine bis(ácido metilenofosfônico | Preparado por colegas de trabalho | N/A | H4PMP, Elaborado por colaboradores com o método relatado por Villemin et al.: D. Villemin, B. Moreau, A. Elbilali, M.-A. Didi, M.'h. Kaid, P.-A. Jaffrè s, Fósforo Enxofre Silício Relat. Elem. 2010, 185, 2511. |
| Placa de amostra para PXRD | Fabricado internamente | N/A | Desenhos técnicos nos arquivos suplementares |
| Hidróxido de sódio | Grü ssing | N/A | 99% |
| Stoe Stadi P Combi | STOE | Stadi P Combi | -Kα 1 radiação (λ = 1,5406 Å); geometria de transmissão; MYTHEN2 detector 1K; ângulo de abertura 18°; curvado monocromador; xy-table |
| Forno de convecção forçada | Memmert | UFP400 |
Referências
- Kaskel, S. The Chemistry of Metal-Organic Frameworks: Synthesis, Characterization, and Applications. , Wiley-VCH. Weinheim. (2016).
- Ding, M., Cai, X., Jiang, H. -L. Improving MOF stability: approaches and applications. Chemical Science. 10 (44), 10209-10230 (2019).....
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Reimpressões e permissões
