Summary
Burada bu tür bunların kararlılığını ve hidrofobikliğini geliştirmek için metal-organik çerçeveler gibi mikro gözenekli malzemeler üzerinde perfluorobütanlar plazma geliştirilmiş kimyasal buhar biriktirme için işlemler açıklanmaktadır. Ayrıca, numune miligram miktarları atılım test ayrıntılı olarak anlatılmıştır.
Abstract
Perfluorobütanlar plazma geliştirilmiş kimyasal buhar birikim (PECVD) uzun yüzeylerin ıslatma özelliklerine ayar için incelenmiştir. , Metal-organik çerçeveler (MOFs) ve yüksek yüzey alanlı malzeme mikro-gözenekli, için, benzersiz zorluklar PECVD tedaviler için kendilerini. Burada daha önce nemli koşullar kararsız bir çoklu organ yetmezliği gelişimi için protokol sunulmuştur. Protokol (ayrıca HKUST-1 olarak da bilinir), Cu-BTC, perfluorobütanlar of PECVD, nemli koşullar altında malzemelerin yaşlanma ve mikro-gözenekli malzeme miligram miktarları daha sonra amonyak microbreakthrough deneylerle Cu-BTC tedavisinde sentezini tarif eder. Daha önce PECVD yöntemlerle tedavi edilmiş en çok malzeme ya da yüzeylere kıyasla Cu-BTC son derece yüksek bir yüzey alanına (~ 1800 m 2 / g) sahiptir. Böyle bir oda basıncı ve tedavi süresi gibi parametreler perfloroalkan plazma nüfuz sağlamak ve tepki son derece önemlidirMOF iç yüzeyleri ile s. Ayrıca, ileri burada ayarlanmış amonyak microbreakthrough deney için protokol test gazı ve mikro-gözenekli malzeme çeşitli için kullanılabilir.
Introduction
Metal-organik çerçeveler (MOFs) zehirli gaz çıkarılması için 1-3 gözenekli malzeme lider sınıf haline gelmiştir. MOFs hedeflenen kimyasal etkileşim için işlevsellik terzi görülmemiş bir yeteneği var. Daha önce son derece yüksek bir amonyak yükleme sahip olduğu bulunmuştur (aynı zamanda 2 HKUST-1 ya da Cu 3 (BTC) olarak da bilinir), Cu-BTC, ancak bu malzemenin yapısal kararlılık 4 bir ücrete tabidir. Cu-BTC başka çalışmalar nem kendisi birçok potansiyel uygulamaları 5,6,21 için etkisiz hale getirerek, MOF yapısını aşağılayıcı yeteneğine sahip olduğunu göstermiştir. Sıvı su ya da yüksek nem mevcudiyetinde Mofs içeren bazı karboksilat yapısal istikrarsızlık, ticari veya endüstriyel uygulamalarda 7 kullanmak için önemli bir caydırıcı olmuştur.
Bu nem mevcudiyetinde doğal bir stabiliteye sahip kimyasal olarak uzaklaştınlması için kullanıldığı Mofs için en ideal olacaktır. Ancak, birçok MOMaliye Bakanlığı-74 ve Cu-BTC gibi açık metal sitelerde birçok MOFs üstün kimyasal kaldırma yetenekleri 2,4,8,9 varken böyle UIO-66 gibi üstün istikrar ile fs, zayıf kimyasal kaldırma yetenekleri var. MOF-74 ve Cu-BTC, en açık metal siteleri amonyak gibi zehirli gazların alımını artırmak, ancak bu siteleri de, su bağlayıcı etken siteleri zehirlenmesi ve birçok durumda yapı bozulmasına sebep duyarlıdır. Suda kararsız MOF kimyasal özelliklerini korumak amacıyla, Mofs su stabilitesini arttırmak için çeşitli girişimlerde bulunulmuştur. MOF-5 MOF etrafında bir karbonlu bir tabaka oluşturarak, ısıl işlemden sonra, nem direncinde bir donanım sahip olduğu gösterilmiştir, ancak, artan yüzey alanı hidrofobiklik pahasına ve sonuçta 10 işlevsellik. MOF-5, aynı zamanda hydrostability Ni2 + iyonları ile doping 11 boyunca artış olduğu gösterilmiştir. Bundan başka, 1,4-diazabisiklo [2.2.2] oktan ihtiva(aynı zamanda DMOFs olarak da bilinir) ing MOFs 1,4-dikarboksi benzen bağlayıcı 12,13 çeşitli asılı grupların dahil edilmesi yoluyla su stabilite ayarlama göstermek için kullanılmıştır.
Mofs bazı of hydrostability eksikliği, yüksek toksik gaz alımı ile özel olanlar, bu hidrofob 14 artırmak için MOF'un yüzeylerine fluorlu grupları oluşturmak için perfluorobütanlar plazma geliştirilmiş kimyasal buhar birikimi (PECVD) kullanımına yol açmıştır. Bu teknik, aromatik hidrojenleri, hem de Mofs iç yüzeyleri üzerinde diğer olası fonksiyonel grupları ihtiva eden herhangi bir MOF değiştirmek için kullanılabileceğini benzersiz yararı daha vardır. Ancak, bu teknik nedeniyle, plazma içinde yüksek reaktif radikallerin oluşumuna kontrol edilmesi zor olabilir. Aromatik kökleri hidrojen atomları ile reaksiyona değil, aynı zamanda CF x grupları ile zaten MOF yüzeylere reaksiyona değil. Prosedürün dikkatli bir biçimde kontrol gözenek blo sağlamak için gereklidirckage MOF etkisiz hale oluşmaz. Bu teknik karbon malzemelerin ıslatma özelliklerini değiştirmek için başkaları tarafından kullanılan, ancak, bizim bilgilerimize daha önce mikro gözenekli malzeme hydrostability geliştirmek için hiç kullanılmamıştır 15,16..
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1.. Cu-BTC Sentez ve hazırlama
- Yaklaşık olarak 5 dakika boyunca kapak kabı vida deiyonize su, 12.5 ml ve 100 ml dimetilformamid içindeki 12.5 ml karıştırın.
- 0.87 g (3.6 mmol) kavanozun içindeki çözeltiye trimesik asit, 0.50 g (2.4 mmol) bunu takiben bakır (II) nitrat trihidrat ilave edin ve yaklaşık 5 dakika boyunca karıştırın. Çözelti rengi mavi olacaktır. Yaklaşık 24 saat boyunca 120 ° C'de önceden ısıtılmış bir fırın içinde kapatılmış kavanoz yerleştirin.
- Fırından kavanozu çıkarın. Kavanoz, oda sıcaklığına kadar soğuduktan sonra, daha büyük ya da 2.5 um eşit kristallerini kazanmak üzere, iyi filtre kağıdı kullanılarak vakumla süzme yoluyla Cu-BTC kristallerini kazanmak. Sonuçta diklorometan taze çözelti içinde kristaller yerleştirilmesi, diklorometan ile elde edilen kristaller durulayın.
- Çözgen, her 24 saat değiştirin ve Cu-gözeneklerinden daha az uçucu çözücülerin çıkarılmasına yardımcı olmak üzere bir sonraki üç gün boyunca, taze diklorometan ile değiştirinBTC.
- Bir vakumlu fırın içinde ya da herhangi bir malzemeden kalıntı konuk moleküllerin ayrılması için bir Schlenk hat üzerinden 170 ° C'ye kadar Cu-BTC kristaller ısıtın. Tamamen aktive Cu-BTC renk mor, mavi derin olmalıdır.
- Toz x-ışını kırınımı ve Fourier-transform kızılötesi spektroskopi, sırasıyla yoluyla Cu-BTC yapısı ve kimyasal makyaj onaylayın.
2. Cu-BTC 14 perfluorobütanlar Plazma Geliştirilmiş Kimyasal Buhar Biriktirme
- Deneyden önce, her plazma reaktörü ve en az 30 dakika boyunca 50 W bir hava plazma ile plazma tedavisinde kullanılmak üzere herhangi bir cam temizleyin. Bu, reaksiyon odası ya da önceki deneylerden elde edilen cam eşyanın iç yüzeyleri üzerinde oluşturulan olabilecek perfloroalkan filmler kaldırır.
- Bir 250 ml Pyrex şişede ve homojen bir tedaviyi sağlamak için yan şişe yayılmış aktif Cu-BTC bilinen miktarda bir yerleştirin. Bir geçirgen kumaş etrafına yerleştirilmelidirBir vakum uygulanması ile kaybolur numune miktarını en aza indirmek için bir lastik bant ile, şişenin boynu.
- , Plazma odası içindeki bir şişe yerleştirin. Odacık numune üzerine adsorbe olabilecek suyu çıkarmak için en az 30 dakika boyunca 0.20 mbar bir basınç ≤ ulaşana kadar bir vakum uygulanır.
- Perfloroalkan gaz bağlayın ve kütle akış kontrol özellikleri arasında bir basınç regülatörü ayarlayın.
- Deneyin arzu edilen bir basıncı muhafaza etmek perfloroalkan gaz uygun bir miktarı ile reaksiyon odasına doldurmak için kütle akış kontrol cihazı ayarlayın. Tozun daha homojen bir tedavi oluşturmak üzere PECVD cihaz içinde şişeyi döndürün.
- Bir 13,56 MHz RF jeneratörü ve yansıtma aza indirirken gücünü maksimize etmek LC eşleşen ünitesi ile uyumlu radyo frekansı ile plazma ışık. Tedavi boyunca periyodik retune.
- Işlem tamamlandıktan sonra, herhangi bir bölmesini boşaltmakkalıntı perfloroalkan gaz ve daha sonra, atmosferik basınca delik. PECVD cihazı numuneyi çıkarın ve şişenin taraftan, muamele edilmiş malzemenin geri kazanılması. Bir antistatik madde cihaz en fazla miktarda kurtarmak için kullanılmalıdır.
- Reaksiyona girmemiş perfloroalkan gaz çıkarmak için 120 ° C de bir fırında muamele edilmiş madde konulur. Daha sonra, atmosferden su adsorbe önlemek üzere bir desikatör içinde muamele edilmiş malzeme yerleştirin.
- Şişede kalan kalıntı malzeme durulayın ve uygun bertarafı için atık kurtarmak için filtre.
- 20 F sihirli açı nükleer manyetik rezonans iplik ile tedavi edilen Cu-BTC karakterize, kızılötesi spektroskopi Fourier-dönüşümü, ve x-ray fotoelektron spektroskopisi.
3. Nemli Koşullarında Cu-BTC Yaşlanma
- Istenilen sıcaklığa ve çevre odasının nispi nem ayarlayın ve dengelenmeye gelmeye bırakın.
- Eşit bir şekilde örnek yaymakİstenen zaman miktarı için çevre bölmesi içine açık bir kap ve bir yer.
- Bozulma derecesinin saptanması için 77 ° K x-ışını difraksiyonu ve bir azot izoterm, Cu-BTC örnek karakterize eder.
4. Amonyak Microbreakthrough Deneyler 2
- İlk temiz amonyak 210 ml boş balast enjekte edilerek 5.000 mg / m 3 amonyak 14.6 L balast hazırlayın. Daha sonra 15 psi'lik bir basınca sıfır hava ile balast doldurun. Microbreakthrough cihazı paralel olarak balast bağlayın.
- Besleme sinyalini belirlemek için microbreakthrough cihazının boş bir tüp. 20 ml / dakika mg / m 3 amonyak 2000 arasında bir akış oluşturmak için, sırasıyla 8 ve 12 ml / dk amonyak ve kuru hava için kütle akış kontrol ayarlayın. Çıkış maddesinin amonyak besleme sinyalini belirlemek için gaz kromatografisi ve fotoiyonizasyon dedektör kontrol etmek için programlanmış bir yöntem çalıştırın. Nem sisteme eklenebilirgerekli bağıl nem elde etmek için gerekli bir hızda bir sıcaklık kontrollü nemlendiriciler hücresi boyunca seyreltici akımının bir kısmının çalıştırarak istenirse.
- Nominal 4 mm id cam tüp içinde cam malzemenin altında bir cam yünü küçük bir miktar. Tüp içine malzemenin yaklaşık olarak 10-15 mg tartılır. Kullanılan miktarı yaklaşık 0.15 sn 'lik bir yatakta kalma süresi ile sonuçlanan, yaklaşık olarak 55 mm 3 sorbent hacim ile sonuçlanmalıdır.
- Herhangi bir emilmiş su çıkarmak için 1 saat boyunca 150 ° C'ye ısıtılır olarak cam tüp içinde kuru hava akış. Rejenerasyon sonra örnek tartılır.
- Doğrultusunda örnek yerleştirin ve 25 ° C'ye ayarlanmış bir su banyosu içinde dikey olarak güvenceye
- Besleme gazı ile doldurma hatlarına örnek atlayarak yaparken 2000 mg / m 3 amonyak, 20 ml / dk 'lık bir akış oluşturmak için, sırasıyla 8 ve 12 ml / dk amonyak ve kuru hava için kütle akış kontrol ayarlayın.
- Numune boyunca amonyak akışı akış ve bir programlı çalıştırmakçıkış maddesinin amonyak konsantrasyonunu izlemek için gaz kromatografisi ve fotoiyonizasyon detektörü kontrol etmek için bir yöntem.
- Çıkış konsantrasyonu, besleme konsantrasyonu ulaştığı zaman, amonyak akışı kapatın ve güçlü numuneye adsorbe edilmez atık gaz bir amonyak için örnek verir.
- X-ışını difraksiyonu ve Fourier-transforme kızıl ötesi analizi ile maruziyet sonrası analizi için su banyosu numuneyi çıkarın.
- Numune için amonyak yükünü belirlemek için zaman verilerinin genel gaz kromatografisi sinyali entegre.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Temsilci sonuçlar içinde yazarlar 4 0.30 mbar'lık bir basınçta ve bir saat işlemden 50 W. Mofs bir plazma gücü (C2 F 6) heksafloroetan işlemden Cu-BTC bir 0.50 g numunenin özelliklerini göstermek için tercih uygun koşullar altında perfloroalkan plazma destekli hidrofob göstermelidir. Bu sıvı su üstünde toz yerleştirilmesi ve yüzen numune ya da preslenmiş bir topak üzerinde suyun temas açısı ölçme Şekil 1 'de görüldüğü gibi, eğer belirlenmesi ile kanıtlanabilir. Cu-BTC ve Cu-BTC topaklar, tedavi edilen C2 F 6 plazma için temas açısı sırasıyla 59 ° ve 123 ° olduğu ölçüldü. CF varlığı, gözeneklerin yüzeyinde grupları x su püskürtmek için malzeme neden malzemenin hidrofobik ekler.
"/>
Şekil 1. Cu-BTC Resimleri su içinde dağılmış (sol alt) Cu-BTC kovucu ve su üstünde yüzen tedavi (üst, sol) ve C 2 F 6 plazma. Cu-BTC (üstte, sağda) ve C İletişim açısı görüntüleri 2 F 6 plazma su 2 ul damlacık ile Cu-BTC (alt sağ) tedavi.
CF bağların varlığı, Şekil 2 17'de görülebileceği gibi, 1,300-1,140 cm -1 zayıflatılmış bir toplam kızılötesi spektroskopisi yansıma-Fourier-transform (ATR-FTIR) sonuçları bantları arasında spektral ile gösterilir. CF florlama ve teyit derecesi tür özellikleri Şekil 3'te görülebileceği gibi, 20 F sihirli açı dönüşü (MAS) nükleer manyetik rezonans (NMR) ile yapılır, ya da x-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS) olabilir x. Bu numunede gözlemlenen iki ana tür florin δ da CF2 gruplarıdır ~ -87 δ ~ -152 de ppm ve CF18 ppm. Küçük bir tepe CF 3 gruplarını temsil eden, δ ~ -80 ppm'de vardır. Diğer tüm önemli tepe eğirme yan bantları, ana tepe yaklaşık olarak 9 kHz aralıklarla temsil eder. CF x gruplar muhtemelen MOF iç yüzeyleri ile tepkimeye gruplarının bir kombinasyonunu içerirler, hem de MOF kristalin dışında amorf bir kaplama vardır. Büyüklüğü ve CF2 ve CF türler için eğirme yan bantların miktarı, bu CF x gruplar sıkıca Cu-BTC yapıya bağlı ve 19 nispeten hareketsiz olduğunu göstermektedir.
Şekil 2. Cu-BTC (mavi, alt) ve C 2 F ATR-FTIR spektrumları Cu-BTC (üst kırmızı,) tedavi. CF uzanıyor 6 plazma 1.300 ve 1.140 cm -1 arasında IR bantları olarak görülebilir.
-Width = "4in" src = "/ files/ftp_upload/51175/51175fig3.jpg" />
Şekil 3. 20. Cu-BTC muamele edilmiş C2 F 6 plazmanın F MAS NMR spektrumları. İplik yan bantları bir yıldız (*) ile işaretlenmiştir.
Cu-BTC ile muamele edilmiş örnekler, Cu-BTC ve C2 F 6 plazma hızlı bir şekilde üç gün boyunca 45 ° C ve% 100 bağıl nemde yaşlandırılmıştır. Ancak, plazma ile muamele edilmiş numune yapısında minimal değişiklik göstermektedir; x-ışını kırınımı (XRD) örüntüleri (Şekil 4) ile muamele edilmemiş örnek yapısında bir yakın tam bir değişim gösterir. Sonuçlar, daha sert nem koşulları altında geliştirilmiş yapısal kararlılık göstergesidir. Perfloroalkan plazma ile muamele Cu-BTC gelişmiş stabilite analizleri başka 14 derinliği tarif edilmiştir.
75/51175fig4.jpg "/>
Şekil 4. Cu-BTC (siyah, alt) XRD desenleri, 45 ° C ve% 100 RH 3 gün (mavi, orta) için, ve C 2 F Cu-BTC yaşlı Cu-BTC 45 ° C'de yaşlı ve 100 tedavi 6 plazma 3 gün (kırmızı, üst) için% RH.
Microbreakthrough analizi için kullanılan cihazın şematik Şekil 5'te bulunabilir. Yaşlı Cu-BTC ve C2 F Microbreakthrough test 2000 mg / m 3 arasında bir konsantrasyonda NH3 6 tedavi Cu-BTC örnekleri Şekil 6'da sunulmuştur. Atılım eğrileri üzerinde entegrasyon Cu-BTC muamele edilmiş C2 F 6 plazmanın amonyak / g 1,1 Cu-BTC amonyak / g ve 5.3 mmol mmol kapasiteleri elde edilir. Yaşlanma sonrası Cu-BTC örnek tedavi plazmanın gelişmiş amonyak uptake yaşlı Cu-BTC numune ile karşılaştırıldığında orjinal Cu-BTC kristal yapısı, tutma kaynaklanmaktadır.
Şekil 5,. Cu-BTC numunelerin amonyak İyondeğiştiricilerin referans 13. izni ile yeniden. Şekil için kullanılan microbreakthrough aparatın şematik.
Şekil 6,. Cu-BTC (mavi) ve C2 F amonyak ilerleme eğrileri 6 plazma kullanılan numunenin kütlesi ile normalize zaman atılım ile ilişkili olarak ölçülen çıkış maddesi konsantrasyonunu gösteren Cu-BTC (kırmızı) ile muamele edildi.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Cu-BTC sentezi, en Mofs olarak, kullanılan reaktiflerin oranı ve sentez gerçekleştirilir sıcaklığa bağımlı olabilir. Sentezinde kullanılan sıcaklık ve çözücü, MOF yapı 20 farklı morfolojiler üretmek için gösterilmiştir değişen. Bu nedenle herhangi bir MOF sentezlenen, literatürde belirtilen prosedürü takip etmek güçlü önem taşımaktadır. Sentezini yapmak için hangi bir kap seçerken Ayrıca, bir tepkime maddelerinin, çözücülerin ve sentez koşulları dikkate almalıdır. MOFs bir malzemeden sonraki boyutu değişebilir, ancak Cu-BTC, 10 um sırasına çok ince kristalleri bulunur. Filtreleme adımlarından için seçilen filtre kağıdı gibi küçük verimini en üst düzeye çıkarmak için 2.5 um olarak, vakum filtrasyon aşaması, örneğin ince bir filtre kağıdı ile yavaş yavaş devam edebilir kristallerini kazanmak için yeterli olmalıdır. Ayrıca, aktivasyon aşaması esnasında yavaş yavaş 170 sıcaklığını yükseltmek için önemlidir° C, çok hızlı bir şekilde sıcaklığın yükseltilmesi kristallerin MOF ait mikro yapı ya da çatlaması yok olmasına neden olma potansiyeline sahiptir.
Perfluorobütanlar of PECVD, aksi takdirde su bozulmaya 14 eğilimli olduğu Mofs su stabilitesini artırmak için gösterilmiştir. PECVD aletleri ile çalışırken Ancak, birçok inceliklerini vardır. Orada, hidrojen flüorür ya da başka bir aşındırıcı gazların oluşturulması için herhangi bir perfloroalkan plazma tedavisinde potansiyel olduğunu ve özel bakım bu zararlı türlerin için kullanıcı cihazı korumak ve alınmalıdır. Vakum pompası korozif gazlar ile uyumlu olmalıdır;, tüm boru, vana, debi kontrol ve bağlantıları paslanmaz çelikten ya da korozyona dayanıklı malzemeden yapılmış olması gerekiyor ve aletten kullanıcıyı koruyan bütün contaları düzenli olarak kontrol edilmelidir. Ayrıca, saatler durdurmak için yeteneği, er için potansiyeli dahil RF jeneratör ile ilgili tehlikeler varçalışırken asing manyetik ortam, ve bir kalp pili ile hiçbir kişi, plazma aparatı yaklaşım olacaktır. Bir oksijen plazma çalıştırarak düzenli plazma tertibatının temizliği, önceki deneylerden, plazma odası içinde meydana gelebilen herhangi bir film kaldırmak için gereklidir. 50 W bir hava plazma parlak pembe renk kızdırma gerekir.
PECVD ile tozların tedavisi düz gofret veya diğer malzemelerin işlenmesi çok farklı olabilir. Homojen bir tedavi sağlamak için, toz, döner cam şişe içinde dağılmış olması gerekir. Düşük yoğunluklu ya da çok ince parçacıklar tozlar için, geçirgen bir üst bir vakum uygulandığı zaman, toz şişede kalmasını sağlamak için bir cam şişeye yerleştirilir edilmesi gerekmektedir. Örneğin Mofs gibi gözenekli malzemeler, tipik olarak atmosferden düzenli olarak su physisorb. Bu önemli perfloroalkan gazın ve Mo sağlamak için plazma aydınlatma önce yeterli bir süre için bir vakum uygulamak için yaparF yüzey sadece perfloroalkan türler ile tepki. Cu-BTC physisorbed su tamamen çıkarıldığı zaman belirtmek için kullanılabileceği (kurutulmuş) koyu mor için (sulu) ışık mavi bir kolorimetrik değişim var. Bu ideal bir tedavi süreci, mikro-gözenekli malzeme-perfloroalkan gazı sistemi için belirlenmesi önemlidir, bu maddenin miktarı, perfloroalkan gaz basıncı, plazma gücü ve işlem süresi gibi faktörler, tüm işlemin genel sonuçları üzerinde bir etkiye sahiptir. Örneğin, tedavi edilmekte olan miktarı, malzemenin bir artış benzer sonuçlar elde etmek için tedavide bir artış gerektirir. Ayrıca, plazma gücünde bir artış daha perfloroalkan radikaller oluşturur ve malzeme 21 üzerinde oluşturulmuş olan, bir hızlı birikimi ve / veya farklı türlerin neden olabilir.
Microbreakthrough analiz arkasındaki teori, literatürde iyi 2'de açıklanmıştır. Özel bakım yüklerken alınması gerekircam tüp içine, bir örneği. Tüp içine yüklenen örnek sadece 10-15 mg bir herhangi bir kirletici maddenin sokulması ve eldiven ile örnek tüp işlemek için değil de dahil olmak üzere, tartım çok doğru dikkatli olmalısınız. Önlemek için, boru çevresinde savrulan toz numuneleri, akım yukarıdan aşağıya doğru olmalıdır. Dinamik yükleme atılım eğrisi üzerinde entegrasyon hesaplanabilir, yükleme sorbat konsantrasyonu ve sıcaklık ile değişecektir. Bir adsorpsiyon izotermi ile sorbent kapasitelerini ölçmek ile ilgili olarak, buluş, bir teknik sadece izoterm tek noktasını temsil eden, deney başına tek bir konsantrasyonda sorbat yükleme belirlenmesini sağlar. Ancak, atılım tekniği daha yakından gerçek filtreleme tipi uygulamalarını taklit eder.
Perfluoralkanes mikrogözeneklidirler malzemelerin PECVD birçok alanda olanaklar açar. Biz flüorokarbonlardan ile yüzeyleri tedavi Wettin değiştirebilir nasıl göstermiştirg özellikleri ve MOFS bir hydrostability. Perfloroalkan plazma ile muamele edilmiş malzemenin yüzeyleri işlenmemiş malzemeden daha farklı fonksiyonel gruplara sahip Dahası, bu teknik, mikro-gözenekli malzemelerin adsorpsiyon özelliklerini değiştirmek için kullanılabilir. Bu teknik, diğer mikro-gözenekli malzemelerin çeşitli yanı sıra, diğer ön-madde gazlar çeşitli genişletilmiş uygulanabilir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Yazarlar, hiçbir rakip mali çıkarlarını olmadığını beyan ederim.
Acknowledgments
Yazarlar Martin Smith, Corrine Taş ve Savunma Bilim ve Teknoloji Laboratuarı (DSTL) Colin Willis alçak basınç plazma teknolojisinde uzmanlık için, ve Matthew Browe ve Wesley Gordon, proje numarası BA07PRO104 altından finanse Savunma Tehdit Azaltma Ajansı teşekkür sırasıyla microbreakthrough test ve temas açısı ölçümleri için Edgewood Kimyasal Biyolojik Merkezi (ECBC).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Copper (II) Nitrate Trihydrate | Sigma-Aldrich | 61194 | |
| Trimesic acid | Sigma-Aldrich | 482749 | |
| Ethanol | Sigma-Aldrich | 130147 | |
| Dimethyl Formamide | Sigma-Aldrich | 319937 | |
| Dichloromethane | Sigma-Aldrich | 187332 | |
| Hexafluoroethane | Synquest Labs | 1100-2-05 | |
| Femto-Plasma System | Diener Electronic | Basic unit type B | |
| Plasma Generator | Diener Electronic | Type D | 0-100 W at 13.56 MHz |
| Rotary Vane Pump for Plasma System | Leybold | D16BCS PFPE | Appropriate for corrosive gases |
| Powder Treatment Device | Diener Electronic | Option 5.9 | Glass bottle and rotating devise within plasma system |
| Environmental Chamber | Associated Environmental Systems | HD-205 | |
| Gas Chromatograph | Hewlet Packard | HP5890 Series II | |
| Photoionization Detector | O-I Analytical | 4430/5890 | |
| Photoionization Detector Lamp | Excilitis | FK-794U | |
| Water bath | NESLAB | RTE-111 | |
| Fritted glass tubes | CDA Analytical | MX062101 | Dynatherm sampling tubes |
References
- Montoro, C., et al. Capture of Nerve Agents and Mustard Gas Analogues by Hydrophobic Robust MOF-5 Type Metal-Organic Frameworks. J. Am. Chem. Soc. 133, 11888-11891 (2011).
- Glover, T. G., Peterson, G. W., Schindler, B. J., Britt, D., Yaghi, O. MOF-74 building unit has a direct impact on toxic gas adsorption. Chem. Eng. Sci. 66, 163-170 (2011).
- Britt, D., Tranchemontagne, D., Yaghi, O. M. Metal-organic frameworks with high capacity and selectivity for harmful gases. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 105, 11623-11627 (2008).
- Peterson, G. W., et al. Ammonia Vapor Removal by Cu(3)(BTC)(2) and Its Characterization by MAS. NMR. J. Phys. Chem. Nanomater. Interfaces. 113 (3), 13906-13917 (2009).
- Gul-E-Noor, F., et al. Effects of varying water adsorption on a Cu(3)(BTC)(2) metal-organic framework (MOF) as studied by (1)H and (13)C solid-state NMR spectroscopy. Phys. Chem. Chem. Phys. 13 (3), 7783-7788 (2011).
- DeCoste, J. B., et al. The effect of water adsorption on the structure of the carboxylate containing metal-organic frameworks Cu-BTC, Mg-MOF-74, and UiO-66. J. Mater. Chem. , (2013).
- Küsgens, P., et al. Characterization of metal-organic frameworks by water adsorption. Microporous and Mesoporous Mater. 120, 325-330 (2009).
- Cavka, J. H., et al. A New Zirconium Inorganic Building Brick Forming Metal Organic Frameworks with Exceptional Stability. J. Am. Chem. Soc. 130, 13850-13851 (2008).
- DeCoste, J. B., et al. Stability and degradation mechanisms of metal-organic frameworks containing the Zr6O4(OH)4 secary building unit. J. Mater. Chem. A. 1, 5642-5650 (2013).
- Yang, S. J., Park, C. R. Preparation of Highly Moisture-Resistant Black-Colored Metal Organic Frameworks. Adv. Mater. 24, 4010-4013 (2012).
- Li, H., et al.
- Jasuja, H., Huang, Y. -g, Walton, K. S. Adjusting the Stability of Metal - Organic Frameworks under Humid Conditions by Ligand Functionalization. Langmuir. 28, 16874-16880 (2012).
- Jasuja, H., Burtch, N. C., Huang, Y. -g, Cai, Y., Walton, K. S. Kinetic Water Stability of an Isostructural Family of Zinc-Based Pillared Metal - Organic Frameworks. Langmuir. 29, 633-642 (2012).
- Decoste, J. B., Peterson, G. W., Smith, M. W., Stone, C. A., Willis, C. R. Enhanced Stability of Cu-BTC MOF via Perfluorohexane Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition. J. Am. Chem. Soc. 134, 1486-1489 (2012).
- Bradley, R. H., Smith, M. W., Andreu, A., Falco, M. Surface studies of novel hydrophobic active carbons. Appl. Surf. Sci. 257, 2912-2919 (2011).
- Poire, E., et al. Modification of active carbon by hydrophobic plasma plymers. Plasma Deposition of Polymeric Thin Films. 54, 185-196 (1994).
- Hozumi, A., Takai, O. Preparation of ultra water-repellent films by microwave plasma-enhanced CVD. Thin Solid Films. 303 (97), 222-225 (1997).
- Dolbier, W. R. Guide to Fluorine NMR for Organic Chemists. , John Wiley & Sons, Inc. (2009).
- Maricq, M. M., Waugh, J. S.
- Kim, M., Cahill, J. F., Su, Y., Prather, K. A., Cohen, S. M. Postsynthetic ligand exchange as a route to functionalization of 'inert' metal-organic frameworks. Chem. Sci. 3, 126-130 (2012).
- d'Agostino, R., et al. Advanced Plasma Technology. , Wiley-VCH. (2008).
- DeCoste, J. B., et al. The effect of water adsorption on the structure of the carboxylate containing metal-organic frameworks Cu-BTC, Mg-MOF-74, and UiO-66. J. Mater. Chem. A. , (2013).
