Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Chemistry

Overflade Functionalization af Metal-økologiske rammer for forbedret fugt modstand

Published: September 5, 2018 doi: 10.3791/58052

Summary

Robuste funktionelle catechol belægninger blev produceret i ét trin ved direkte reaktion af det materiale, der er kendt som HKUST med syntetisk catechols under anaerobe forhold. Dannelse af homogene belægninger omkring hele krystal er tilskrevet den biomimetiske katalytisk aktivitet af Cu(II) dimerer på den udvendige overflade af krystaller.

Abstract

Metal-økologiske rammer (MOF'erne) er en klasse af porøse uorganiske materialer med lovende egenskaber i gaslagre og adskillelse, katalyse og sensing. Men i hovedsagen begrænser deres anvendelighed er deres fattige stabilitet under fugtige forhold. De fælles metoder til at overvinde dette problem involverer dannelsen af stærk metal-linker obligationer ved hjælp af stærkt ladede metaller, som er begrænset til en række strukturer, indførelsen af alkylic grupper til rammerne af post syntetiske modifikation (PSM) eller kemiske dampe deposition (CVD) til at forbedre samlede hydrophobicity af rammerne. Disse sidste to fremkalder normalt en drastisk reduktion af porøsitet af materialet. Disse strategier tillader ikke for at udnytte egenskaber af MOF allerede tilgængelige og det er bydende nødvendigt at finde nye metoder til at øge stabiliteten i MOF'erne i vand samtidig med deres egenskaber intakt. Heri, rapporterer vi en roman metode til at øge vand stabiliteten af MOF krystaller byder Cu2(O2C)4 pagaj-hjulet enheder, såsom HKUST (hvor HKUST står for Hong Kong University of Science & Technology), med catechols functionalized med alkyl og fluoro-alkyl kæder. Ved at tage fordel af de umættede metal websteder og CuII ioner katalytiske catecholase-lignende aktivitet, vi er i stand til at oprette robuste hydrofobe belægninger gennem oxidation og efterfølgende polymerisation af catechol enheder på overfladen af den krystaller under anaerobe og vand-fri betingelser uden at forstyrre det underliggende struktur af rammerne. Denne tilgang ikke blot giver materialet med forbedret vand stabilitet, men også giver kontrol over funktionen af den beskyttende belægning, der muliggør udvikling af funktionelle belægninger til adsorption og separationer af flygtige organiske forbindelser . Vi er overbeviste om, at denne tilgang kunne også udvides til andre ustabile MOF'erne byder på åben metal websteder.

Introduction

Metal-økologiske rammer er en klasse af krystallinsk porøse materialer indbygget fra uorganiske metalliske komponenter, normalt kaldet sekundær bygning enheder (SBUs), holdt sammen af polytopic økologiske ligander gennem koordinerende obligationer. Den samlesæt af disse SBUs med økologisk linkers muliggør dannelsen af udvidet 3D porøse strukturer med meget høj overflade områder og lovende applikationer inden for gas opbevaring og adskillelse1,2, katalyse og sensing3. Den største begrænsning for deres anvendelighed er dog deres ringe stabilitet i vand4,5som de fleste af dem inkorporerer divalent metaller i deres struktur, der resulterer i labile koordinering obligationer, som dem, der opstod i klassisk materialer som MOF-56eller HKUST7.

Fælles tilgange til at løse dette problem indebærer på den ene side, at skabe stærkere koordinering obligationer ved brug af stærkt ladede metaller, som Zr eller Ti(IV), grundlæggende N-donor ligander7,8 eller ligander indarbejde syrer og grundlæggende websteder9. Men denne metode er begrænset til nye materialer og tillader ikke for at øge stabiliteten af MOF'erne allerede er til rådighed. På den anden side bruge tilgange til at forbedre stabiliteten af de allerede kendte materialer metoderne efter syntetiske ændring for at indføre hydrofobe grupper i det tomme rum ved post syntetiske ændring af linker10,11 eller af kemiske dampe deposition (CVD)12. Desværre, stabiliteten af disse metoder kommer på udgifterne til en drastisk reduktion i porøsiteten af materialet og anvendelse af sofistikerede instrumentation. Den seneste brug af modificerede phosphonic syrer, såsom 1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphate (DOPA)13 eller n- octadecylphosphonic acid (OPA)14, at give hydrophobicity i kendte Zr(IV) MOF'erne bør også fremhæves.

Catechol forbindelser, såsom dopamin, har været flittigt brugt til at functionalize en bred vifte af materialer gennem dannelsen af polydopamine15. Dannelsen af disse belægninger er dog begrænset til brugen af vandige bufferet løsninger til lidt grundlæggende løsninger, som ikke er egnet til MOF'erne med labile obligationer. Bortoluzzi et al. har for nylig rapporteret, at polydopamine kan fremstilles i løsning af et binuclear Cu(II) kompleks byder Cu2(µ-O) som en katalytisk16 centre, som viser catecholase-lignende katalytiske aktivitet minder af naturlige enzymer såsom catechol oxidase17 og tyrosinase18. For nylig, har vi vist, hvordan en MOF baseret på Cu(II) padle-hjulet SBUs tilsluttet via trimesate linkers, kendt som HKUST, kan være beskyttet mod hydrolytisk nedbrydning ved polymerisering af functionalized catechols, såsom 4-hepatdecyl-catechol (hdcat) eller fluorerede-4-undecylcatechol (fdcat), på overfladen af krystaller19. Denne simple metode viser, hvordan effektive funktionelle belægninger kan syntetiseres under milde betingelser uanset funktionaliteten af catechol og uden brug af buffer løsninger, som kunne bringe stabiliteten i rammen, på grund af biomimetiske katalytisk aktivitet af Cu(II) enheder. Vi mener, at denne nye metode kunne dannelsen af funktionelle belægninger, som udover beskyttelse fra hydrolytisk nedbrydning, kunne bruges til selektiv adsorption af chiral molekyler eller flygtige organiske forbindelser.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Syntetisk Procedure af hdcat@HKUST

Bemærk: Hele processen skal udføres inde i en handskerummet for at undgå enhver kontakt med den omgivende fugt. Derfor, alle reagenser og opløsningsmidler skal være tørt og opbevaret i handskerummet.

  1. Bringe en åben 4 mL hætteglas, to spatler og en 1 mL mikropipette i boksen handske.
  2. Overføre 50 mg af hdcat ind i hætteglasset.
    Bemærk: I nogle tilfælde kan en anti-statisk pistol være nødvendig for at undgå de uønskede virkninger af statisk elektricitet.
  3. Placer 1 mL af vandfri chloroform i hætteglasset indeholdende hdcat.
    Bemærk: Ikke alle hdcat kan opløses fuldstændigt ved stuetemperatur, men den er opløst meget hurtigt når hætteglasset er placeret i ovnen i de næste trin.
  4. Placer 10 mg af HKUST i chloroform løsning indeholdende hdcat og forsegles tæt, af hætteglas.
  5. Tage hætteglas ud af boksen handske og sonikeres suspension af HKUST og hdcat i chloroform i et par sekunder for at homogenisere løsningen.
    Bemærk: Udsæt ikke indholdet af hætteglasset til luften, som indførelsen af O2 i reaktion medierne kunne køre polymerisering af catechol enheder i løsning og ikke på overfladen af krystaller15.
  6. Sted hætteglas i ovnen ved 70 ° C natten over. Sørg for, at hætteglasset tætsluttende lukket for at undgå fordampning af chloroform under reaktionen (kogepunkt (CHCl3) = 61,2 ° C).
    Bemærk: I nogle tilfælde kan en Teflon bånd omkring skruelåg være nyttige. Denne protokol kræver en forvarmet ovn ved 70 ° C. Temperaturen bør ikke være højere end 70 ° C, som amorfe produkter kunne stiftes.

2. Vask Procedure af hdcat@HKUST

  1. Tage hætteglasset ud af ovnen efter at blive natten over ved 70 ° C og overføre det til handskerummet sammen med en 15 mL centrifugeglas.
  2. Overføre indholdet af hætteglasset til centrifugeglasset inde i handskerummet bruger frisk vandfrit chloroform.
  3. Adskille de coatede materiale hdcat@HKUST ved centrifugering (3354 x g, 1 min). Sørg for, at centrifugeglasset stramt loft som det skal tages ud af boksen handske for at centrifugeres materialet.
  4. Indføre centrifugeglasset hurtigt i handskerummet-efter centrifugeringen.
  5. Udtrække supernatanten ved hjælp af en dråbetæller og gemme det i en ren 40 mL hætteglas.
  6. Suspendere den coatede materiale i 3 mL af vandfri CHCl3 for at fjerne mulige polymeriseret catechol enheder, der ikke er knyttet til overfladen af krystaller.
  7. Gentag trin 2,3-2,6 tre gange.
  8. Suspendere den coatede materiale i 3 mL af vandfri methanol.
  9. Gentag trin 2,3-2,6 tre gange, men ved hjælp af vandfri methanol for at fjerne ureageret hdcat molekyler.
    Bemærk: Smid ikke væk hdcat løsninger som produktet kan inddrives ved langsom fordampning af løsninger i handskerummet- og genbruges.
  10. Overføre den vasket hdcat@HKUST til et glas hætteglas ved hjælp af vandfri methanol og vent indtil den coatede solid afregner i bunden af hætteglasset.
  11. Tag supernatanten og lad pulveret tørt ved stuetemperatur i boksen handske.

3. Syntetisk Procedure af fdcat@HKUST

Bemærk: Hele processen skal udføres inde i en handskerummet for at undgå enhver kontakt med den omgivende fugt. Derfor, alle reagenser og opløsningsmidler skal være tørt og opbevaret i handskerummet.

  1. Indføre en åben 4 mL hætteglas, to spatler og en 1 mL mikropipette i boksen handske.
  2. Placer 50 mg af fdcat inde i hætteglasset.
    Bemærk: I nogle tilfælde kan en anti-statisk pistol være nødvendig for at undgå de uønskede virkninger af statisk elektricitet.
  3. Placer 1 mL af vandfri chloroform i hætteglasset indeholdende fdcat.
    Bemærk: Ikke alle fdcat kan opløses fuldstændigt ved stuetemperatur, men den er opløst meget hurtigt når hætteglasset er placeret i ovnen i de næste trin.
  4. Placer 10 mg af HKUST i chloroform løsning indeholdende fdcat og forsegles tæt, af hætteglas.
  5. Tage hætteglas ud af boksen handske og sonikeres suspension af HKUST og fdcat i chloroform i et par sekunder for at homogenisere løsningen.
    Bemærk: Udsæt ikke indholdet af hætteglasset omgivende luft under alle omstændigheder, som indførelsen af O2 i reaktion medierne kunne køre polymerisering af catechol enheder i løsning og ikke på overfladen af krystaller15.
  6. Sted hætteglas i ovnen ved 70 ° C natten over. Sørg for, at hætteglasset tætsluttende lukket for at undgå fordampning af chloroform under reaktionen (kogepunkt (CHCl3) = 61,2 ° C).
    Bemærk: I nogle tilfælde kan en teflon bånd omkring skruelåg være nyttige. Denne protokol kræver en forvarmet ovn ved 70 ° C. Temperaturen bør ikke være højere end 70 ° C, som amorfe produkter kunne stiftes.

4. vask Procedure af fdcat@HKUST

  1. Tage hætteglasset ud af ovnen efter at blive natten over ved 70 ° C og overføre det til handskerummet sammen med en 15 mL centrifugeglas.
  2. Overføre indholdet af hætteglasset til centrifugeglasset inde i handskerummet bruger frisk vandfrit chloroform.
  3. Adskille de coatede materiale fdcat@HKUST ved centrifugering (3354 x g, 1 min). Sørg for, at centrifugeglasset stramt loft som det skal tages ud af boksen handske for at centrifugeres materialet.
  4. Indføre centrifugeglasset hurtigt i handskerummet-efter centrifugeringen.
  5. Udtrække supernatanten ved hjælp af en dråbetæller og gemme det i en ren 40 mL hætteglas.
  6. Suspendere den coatede materiale i 3 mL af vandfri CHCl3 for at fjerne mulige polymeriseret catechol enheder, der ikke er knyttet til overfladen af krystaller.
  7. Gentag trin 4,3-4,6 tre gange.
  8. Suspendere den coatede materiale i 3 mL af vandfri methanol.
  9. Gentag trin 4,3-4,6 tre gange, men ved hjælp af vandfri methanol for at fjerne ureageret fdcat molekyler.
    Bemærk: Smid ikke væk fdcat løsninger som produktet kan inddrives ved langsom fordampning af løsninger i handskerummet- og genbruges.
  10. Overføre den vasket fdcat@HKUST til et glas hætteglas ved hjælp af vandfri methanol og vent indtil den coatede solid afregner i bunden af hætteglasset.
  11. Tag supernatanten og lad pulveret tørt ved stuetemperatur i boksen handske.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Alle reagenser og materialer blev opbevaret i handskerummet- og bruges som modtaget uden nogen yderligere rensning, medmindre andet er angivet. Hele processen er udført i en handskerummet for at undgå kontakt med fugtighed, der kunne forringe den ubestrøget materiale.

For at sikre reproducerbarheden under forsøgene, blev kommercielt tilgængelig HKUST med en gennemsnitlig partikelstørrelse tæt på 40-50 µm (figur 1), brugt som tidligere undersøgelser foreslog at partiklen er vigtigt for reproducerbare overflade tæthed functionalization20.

Krystaller af HKUST er suspenderet i vandfri chloroform løsninger af hdcat eller fdcat (figur 1c) i boksen handske. Hætteglassene var stramt udjævnede og taget ud af boksen handske og sonicated i et par sekunder for at homogenisere suspension. Derefter blev blandingerne opvarmet ved 70 ° C natten over i en forvarmet ovn under statiske betingelser. Faste stoffer blev adskilt ved centrifugering og skylles med chloroform (x 3) og methanol (x3) for at fjerne løstliggende polymeriserede enheder og ureageret catechol molekyler, henholdsvis15.

Den første demonstration af den overflade ændring af krystallerne er deres øgede hydrophobicity, når de er dyppet i vand (figur 2). I forhold til den nøgne HKUST, som straks synker til bunden af hætteglasset, kan hdcat@HKUST og fdcat@HKUST stå på vand i flere dage uden at synke. Kontakt vinkel (CA) målinger faktisk bekræfter den overlegne hydrophobicity af hdcat@HKUST og fdcat@HKUST med CA værdier af 107 ± 1° og 124 ± 1°, henholdsvis i forhold til HKUST, som var stærkt hydrofilt (figur 2).

Sammenligning af FT-IR spektre af HKUST før og efter belægning proces til hdcat og fdcat foreslog den korrekte indarbejdelse af catecholate molekyler på krystal. I forbindelse med hdcat@HKUST (figur 3en), kan bands svarende til Alkan C-H strækker vibrationer (3000-2800 cm-1) i den alkylic kæde af hdcat iagttages, som ikke er til stede i den nøgne HKUST. For fdcat@HKUST (fig. 3b) er den nye bands, der vises dem af de Alkan C-F strække vibrationer (1250-1100 cm-1) der ikke er observeret i HKUST. Som anslået fra thermogravimetric analyse i vores tidligere arbejde19repræsenteret catecholate podning en 3,1% og 2,6% for hdcat@HKUST og fdcat@HKUST, henholdsvis.

Scanning elektronmikroskopi (SEM) billeder af hdcat@HKUST og fdcat@HKUST viser en ekstern bølgede lag af ca. 600 nm omkring krystaller. Disse resultater foreslog en effektiv polymerisering af hdcat og fdcat molekyler på overfladen af krystallerne respekterer deres morfologi (figur 4en). Dette blev yderligere bekræftet af X-ray photoelectron spektroskopi (XPS) målinger, som viste tilstedeværelsen af Cu(I) og Cu(II) på 933 og 935 eV, henholdsvis i hdcat@HKUST og fdcat@HKUST, som vi tilskrev reaktion af catechol fraspaltning af Cuenheder på overfladen og efterfølgende polymerisation (fig. 4b). Som beskrevet i vores tidligere undersøgelse, NMR spektre af fordøjet hdcat@HKUST og fdcat@HKUST også bekræfter, at materialet omkring krystallerne er faktisk polymeriseret catechol molekyler15,19.

Dannelsen af catecholate belægninger på HKUST fandtes for at fortsætte uden at påvirke over den krystallinske struktur af HKUST som bekræftet af pulver røntgen diffraktion målinger (PXRD, fig. 4c). Dette blev også bekræftet af porøsitet målinger på 77 K ved hjælp af N2 som adsorbent (figur 4d), som viste, at hdcat@HKUST og fdcat@HKUST bevarer deres areal med mindre variationer efter belægning proces. Dette resultat tyder også på at polymerisation reaktion forekommer kun på overfladen af krystaller i stedet for i porerne i materialet.

Figure 1
Figur 1 : Skematisk fremstilling af materialer,. (en) krystallinske struktur af HKUST, (b) SEM Mikrograf af HKUST krystal og (c) kemiske struktur af de functionalized catechols. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 2
Figur 2 : Hydrophobicity af overtrukne materialer. Kontakt vinkel værdier af de nøgne HKUST, hdcat@HKUST og fdcat@HKUST og billedet viser forskellen i hydrophobicity af de modificerede faste stoffer i forhold til HKUST. Dette tal er blevet tilpasset med tilladelse fra ref. 19. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 3
Figur 3 : Kemiske karakterisering af hdcat@HKUST og fdcat@HKUST. Fourier-omdannet infrarød (FT-IR) spektre af hdcat@HKUST med HKUST og hdcat (en), og fdcat@HKUST med HKUST og fdcat (b). Dette tal er blevet tilpasset med tilladelse fra ref. 19. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 4
Figur 4 : Effekt af catecholate belægning på egenskaberne for HKUST. (en) SEM billeder af HKUST, hdcat@HKUST og fdcat@HKUST krystaller. (b) Cu 2 p høj opløsning XPS spektre, (c) PXRD mønstre i forhold til simuleret PXRD af HKUST og (d) N2isotermerne på 77 K af faste stoffer før og efter belægning proces. Dette tal er blevet tilpasset med tilladelse fra ref. 19. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Metoden rapporteret i dette arbejde giver en simpel og effektiv tilgang til overflade ændring af MOF krystaller af direkte reaktion med syntetisk catechols på milde betingelser uanset funktionaliteten af kæden. I modsætning til den konventionelle tilgang til at producere polydopamine-lignende belægninger, kan denne rute udføres i vandfri og anaerobe betingelser og uden nogen base tilføjelse, som kunne bringe stabiliteten i MOF. Methanol og kloroform blev første gang valgt baseret på tidligere værker14,20og på grund af den høje Opløselighed af catechol molekyler i disse opløsningsmidler. Dog methanol blev hurtigt frasorteret på grund af de lave catechol belastninger er fremstillet i HKUST (ca 1,2 wt % for hdcat), i forhold til dem, der opnås med chloroform (ca. 3,6% for hdcat), baseret på tidligere thermogravimetric analyser19. Opløsningsmidlet spiller derfor ikke en uskyldig rolle, som forskellige opløsningsmidler kan give forskellige catechol belastninger. Det er vigtigt at understrege, at processen skal udføres i en iltfri atmosfære som ilt kan fremme den oxidativ polymerisering af catechol molekyler i løsning og ikke på overfladen af materialet. Den overflade modifikation af HKUST med hdcat eller fdcat kan observeres direkte ved kontakt vinkel målinger (figur 2), som viste ændringen fra hydrofile til stærkt hydrofobe i både hdcat@HKUST og fdcat@HKUST og infrarød spektroskopi (figur 3), som viste de karakteristiske vibrationelle bands af catechol fraspaltning i de modificerede legemer.

Functionalization af rammerne opstår uden nævneværdig tab af crystallinity eller sorption egenskaber af materialet (tal 4c-d). Yderligere inspektion af hdcat@HKUST og fdcat@HKUST krystaller af scanning elektronmikroskopi viser en grovere overflade sammenlignet med nøgne HKUST. En behandling af de modificerede krystaller i chloroform under grundig sonikering tilladt en del af polycatecholate belægningen til at blive pillet ud (figur 4en) afslørende del af den oprindelige krystal, som også tjente til at bestemme en omtrentlige tykkelsen af belægningen lag (ca. 600 nm)19. Dannelsen af denne polycatechol belægninger er tilskrevet den biomimetiske katalytiske aktivitet af Cu(II) arter til stede på overfladen af HKUST krystaller på oxidation af catechol molekyler, svarende til den enzymatiske aktivitet af catechol oxidase17 , som det også bekræftes af de XPS målinger, der viser tilstedeværelsen af Cu(I) på overfladen af krystaller som følge af oxidativ polymerisering proces. I modsætning til andre værker, der beskriver den overflade functionalization af MOF'erne krystaller med polymere matricer12, som gør brug af sofistikeret instrumentation, tager denne metode fordel af MOF-funktioner, såsom de åbne metal websteder i HKUST, for at udløse polymerisering af catechol molekyler milde betingelser.

Denne tilgang ikke blot bidrager til at forbedre fugt tolerancen af den materielle19, men også giver kontrol over funktionaliteten af podning omkring krystaller, som det kan blive manipuleret af bekvemme valg af den functionalized catechol. Vi mener, at denne metode vil give en interessant tilgang til kendte Cu-MOF materialer, men også for andre MOF'erne byder på åben metal websteder, hvilket ville være i stand til at optage nye funktionaliteter, der ikke var til stede i den ikke-functionalized fast, såsom adsorption af chiral molekyler eller flygtige organiske forbindelser. Dette kan opnås ved passende valg af funktionalitet indeværende i catechol molekyle.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har ikke noget at oplyse.

Acknowledgments

Dette arbejde blev støttet af EU (ERC Stg Chem-fs-MOF 445 714122), spansk MINECO (Unit af Excellence MDM-2015-0538) og Generalitat Valenciana 447 (Grant GV/2016/137). C.M.-G. og J.C.-G. takke den spanske 448 MINECO for et Ramón y Cajal Fellowship og FPI stipendium 449 (CTQ2014-59209-P), henholdsvis. N.M.P. tak for Junta de 450 Andalusien for en postdoc stipendium P10-FQM-6050. Formål og 451 D.R.M. er også taknemmelig over for økonomisk støtte, der tilbydes af 452 projekt MAT2015-70615-R fra den spanske regering og 453 af EFRU-midler. ICN2 er finansieret af CERCA program/Generalitat de Catalunya og understøttes af programmet Severo Ochoa spanske Ministeriet for økonomi, industri og konkurrenceevne (MINECO, give nr. SEV-2013-0295).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Basolite C-300 Sigma-Aldrich 688614 Commercial HKUST
Anhydrous Methanol (99.8%) Sigma-Aldrich 322415
Anhydrous Chloroform (>99%) Sigma-Aldrich 288306
Mettler Toledo TGA/SDTA 851 Mettler Toledo Thermogravimetric Analyser
Agilent Cary 630 FTIR Agilent FT-IR Spectrophotometer, ATR Module
PANalytical X’Pert Pro PANalytical Powder XRD Diffractometer
AUTOSORB-6 apparatus Quantachrome Nitrogen Isotherms were carried out with this equipment. Activation of the samples was carried out under dynamic vacuum at 170 °C. Performed by the technical service of Universitat d'Alacant.
K-Alpha X-ray photoelectron spectrometer system Thermo-Scientific Analysis were performed at the X-Ray unit of the Universitat d'Alacant
FEI Quanta 650 FEG scanning electron microscope Fisher Scientific Used to observe partcle morphologies and dimensions

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Banerjee, D., et al. Metal-organic framework with optimally selective xenon adsorption and separation. Nature Communications. 7, (2016).
  2. Elsaidi, S. K., et al. Hydrophobic pillared square grids for selective removal of CO 2from simulated flue gas. Chemical Communications. 51 (85), 15530-15533 (2015).
  3. Furukawa, H., Cordova, K. E., O'Keeffe, M., Yaghi, O. M. The chemistry and applications of metal-organic frameworks. Science. 341 (6149), New York, N.Y. 1230444 (2013).
  4. Howarth, A. J., et al. Chemical, thermal and mechanical stabilities of metal-organic frameworks. Nature Reviews Materials. 1 (3), 15018 (2016).
  5. Burtch, N. C., Jasuja, H., Walton, K. S. Water Stability and Adsorption in Metal-Organic Frameworks. Chem Rev. , (2014).
  6. Guo, P., Dutta, D., Wong-Foy, A. G., Gidley, D. W., Matzger, A. J. Water Sensitivity in Zn4O-Based MOFs is Structure and History Dependent. Journal of the American Chemical Society. , 150213132255001 (2015).
  7. Gao, W. Y., et al. Remote stabilization of copper paddlewheel based molecular building blocks in metal-organic frameworks. Chemistry of Materials. 27 (6), 2144-2151 (2015).
  8. Devic, T., Serre, C. High valence 3p and transition metal based MOFs. Chemical Society Reviews. 43 (43), 6097-6115 (2014).
  9. He, H., et al. A Stable Metal-Organic Framework Featuring a Local Buffer Environment for Carbon Dioxide Fixation. Angewandte Chemie - International Edition. 57 (17), 4657-4662 (2018).
  10. Nguyen, J. G., Cohen, S. M. Moisture-resistant and superhydrophobic metal-organic frameworks obtained via postsynthetic modification. Journal of the American Chemical Society. 132 (13), 4560-4561 (2010).
  11. Sun, Q., et al. Imparting amphiphobicity on single-crystalline porous materials. Nature Communications. 7, 13300 (2016).
  12. 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. Journal of the American Chemical Society. 134 (3), 1486-1489 (2012).
  13. Wang, S., et al. Surface-specific functionalization of nanoscale metal-organic frameworks. Angewandte Chemie - International Edition. 54 (49), 14738-14742 (2015).
  14. Sun, Y., et al. A molecular-level superhydrophobic external surface to improve the stability of metal-organic frameworks. Journal of Materials Chemistry A. 5 (35), 18770-18776 (2017).
  15. Saiz-Poseu, J., et al. Versatile Nanostructured Materials via Direct Reaction of Functionalized Catechols. Advanced Materials. 25 (14), 2066-2070 (2013).
  16. de Oliveira, J. A. F., et al. Dopamine polymerization promoted by a catecholase biomimetic Cu II(µ-OH)Cu IIcomplex containing a triazine-based ligand. Dalton Transactions. 45 (39), 15294-15297 (2016).
  17. Koval, I. A., Gamez, P., Belle, C., Selmeczi, K., Reedijk, J. Synthetic models of the active site of catechol oxidase: mechanistic studies. Chemical Society Reviews. 35 (9), 814 (2006).
  18. Yang, J., Cohen Stuart, M. A., Kamperman, M. Jack of all trades: versatile catechol crosslinking mechanisms. Chemical Society Reviews. 43 (43), 8271-8298 (2014).
  19. Castells-Gil, J., Novio, F., Padial, N. M., Tatay, S., Ruíz-Molina, D., Martí-Gastaldo, C. Surface Functionalization of Metal-Organic Framework Crystals with Catechol Coatings for Enhanced Moisture Tolerance. ACS Applied Materials and Interfaces. 9 (51), 44641-44648 (2017).
  20. Wang, S., et al. Surface-Specific Functionalization of Nanoscale Metal-Organic Frameworks. Angewandte Chemie. 127 (49), 14951-14955 (2015).

Tags

Kemi sag 139 Metal-økologiske rammer overflade functionalization vand stabilitet catecholase bioefterligning hydrofobe belægning functionalized catechols
Overflade Functionalization af Metal-økologiske rammer for forbedret fugt modstand
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Castells-Gil, J., Novio, F., Padial, More

Castells-Gil, J., Novio, F., Padial, N. M., Tatay, S., Ruíz-Molina, D., Martí-Gastaldo, C. Surface Functionalization of Metal-Organic Frameworks for Improved Moisture Resistance. J. Vis. Exp. (139), e58052, doi:10.3791/58052 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter