Синтеза и характеристики функционализированным Металл-органические каркасы

Summary

Синтез, активации, и характеристика намеренно разработанных металл-органических каркасных материалов является сложной задачей, особенно когда строительные блоки несовместимую или нежелательную полиморфные которые термодинамически выгодным над желаемых форм. Мы опишем, как приложения из растворителей помощь линкерным валют, порошковой дифракции рентгеновских лучей в капиллярах и активации через сверхкритической CO ₂ сушки, может решить некоторые из этих проблем.

Abstract

Металл-органических структур привлекли необычные количество внимания исследователей, поскольку они являются привлекательными кандидатами для многочисленных промышленных и технологических применений. Их имущество подпись является их сверхвысокой пористость, которая, однако, придает ряд проблем, когда дело доходит до обоих их построения и работы с ними. Обеспечение нужного MOF химическую и физическую функциональность по сборке линкер / узла в очень пористой рамках выбора может представлять трудности, как менее пористых и термодинамически более стабильных сородичей (например, других кристаллических полиморфных модификаций, catenated аналоги) часто преимущественно получены обычными методами синтеза. Как только желаемый продукт получают, его характеристика часто требуется специализированные методики, что адрес осложнения потенциально вытекающие из, например, потеря гость-молекулы или преимущественной ориентации микрокристаллитов. И, наконец, доступ к большие пустоты внутри MOFs для использования в Applications которые вовлекают газов может быть проблематичным, так как рамки может быть предметом разрушаться во время удаления молекул растворителя (пережитки solvothermal синтеза). В этой статье мы опишем синтеза и характеристики методов широко используемые в нашей лаборатории либо решения или обойти эти проблемы. Эти методы включают в растворителе-убить обмен компоновщика, порошок рентгеновской дифракции в капиллярах и материалы активацию (эвакуации полости) на сверхкритических СО ₂ сушки. Наконец, мы обеспечиваем протокол для определения подходящего область давления для применения анализа Брунауэра-Эммета-Теллера к азоту изотерм, с тем, чтобы оценить площадь поверхности MOFs с хорошей точностью.

Introduction

Металл-органических структур (MOFs) представляют собой класс кристаллических координационных полимеров, состоящих из металлической основе узлов (например, Zn ^{2 +,} Zn ₄ O ^{6 +,} Zr ₆ O ₄ (OH) ₄ ^{12 +,} Cr ₃ (H ₂ O ) ₂ О ^{6 +,} Zn ₂ (COO) _4), соединенных органических линкеров (например, ди-, три-, тетра-и hexacarboxylates, imidazolates ^1, дипиридилы; рисунок 1) ² их весьма заказал (и, следовательно, поддаются. высокие уровни характеризации) структур, в сочетании с их исключитель....

Protocol

1. Синтез Материнской MOF (Br-YOMOF)

1. Взвесить 50 мг Zn (NO _{3) 2 ·} 6Н ₂ О (0,17 ммоль), 37,8 мг ДПНИ (0,09 ммоль) и 64,5 мг 1,4-дибром-2,3,5,6-тетракис (4-карбоксифенил ) бензол (Br-tcpb, 0,09 ммоль). Смешайте все твердые ингредиенты в 4-драм флаконе.
2. Добавить 10 мл ДМФ, измеренные с градуированный цилиндр во флакон с твердыми ингредиентами. Затем, используя 9 '' Пастера пипетки, добавить по одной капле (0,05 мл) концентрированной HCl (ОСТОРОЖНО! Разъедает глаза, кожи и слизистых оболочек. Обращаться с перчатками.).
3. Плотно закрывайте колпачок флакона и тщательно перемешать и....

Results

Использование HCl в течение MOF синтеза часто полезно для роста кристаллов высокого качества MOF. Как это замедляет депротонирования карбоксилат (и связывание линкеров с металлическими центрами), это способствует росту крупных кристаллов и предотвращает образование аморфных и поликристаллических фаз, которые могут образовывать если реакцию дают возможность протекать более быстро. В самом деле, как видно на рисунке 3, колоннами-лопастной MOFs, которые производятся при этой реакции, образуют крупные, желт.......

Discussion

МФ кристаллизации является деликатная процедура, которая может быть ингибирован даже незначительные отклонения в многочисленных параметров, которые описывают условий синтеза. Поэтому, особое внимание должно быть принято при подготовке реакционной смеси. Чистоту органических линкеров должны быть подтверждены с помощью ¹ Н ЯМР до начала синтеза, как присутствие даже небольших количеств примесей, как известно, чтобы предотвратить кристаллизацию полностью или привести к образованию нежелательных кристаллических п.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
6' ’ Пастеровский пипет	VWR	14673-010	Для переноса кристаллов MOF
9' ’ Пастеровский пипет	VWR	14673-043	Для отделения жидкого раствора от кристаллов MOF
1-драмовые флаконы	VWR		Для приготовления ЯМР-образцов
2-драмовых флаконов	VWR	66011-088	Для мелкомасштабных реакций SALE
4-драмовые флаконы	VWR	66011-121	Для de novo колоно-лопастное колесо MOF
синтез ЯМР пробирка Grade 7	VWR	897235-0000
Прибор ЯМР Avance III 500 МГц	Bruker	Н/А
печь	VWR	414004-566	Для сольвотермических реакций MOF
Ультразвуковой аппарат	Branson	3510-DTH
Balance	Mettler-Toledo	XS104
Суперктитальный CO2 сушилка	Tousimis™ Samdri®	8755B	Для активации массивных колес со столбчатым колесом
MOFs Активационная чашка	N/	A N/A
Tristar II 3020	Micromeritics	N/A	Для сбора изотерм газа/измерения площади поверхности BET
Рентгеновский дифрактометр	Bruker	N/A	Kappa геометрический гониометр, CuKα излучение и плагин для сбора данных порошковой дифракции.
Капиллярные трубки	Charles-Supper	Boron-Rich BG07	Тонкостенный капилляр Boron Rich диаметром 0,7 мм
Пчелиный воск	Huber		WAX липкий воск для фиксации образца
Пластилин	Ван Акен	Пласталина
CO2 (l)	N/A	N/A
>2 (l)	N/A	N/A
N2 (g)	N/A	N/A
DMF	VWR		MK492908Для реакций MOF и хранения
этанола	Sigma-Aldrich	459844	Для замены растворителя перед сверхкритической сушкой
[header]
Zn(NO3)2 × 6 H2O	Fluka	96482
dped	TCI	D0936
dpni			Синтезировано в соответствии с к опубликованной методике
Br-tcpb			Синтезирован в соответствии с опубликованной методикой
D2SO4	Cambridge Isotopes	DLM-33-50	For MOF NMR
d6-DMSO	Cambridge Isotopes	DLM-10-100	For MOF NMR