Waiting
Login processing...

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

Chemistry

Geliştirilmiş nem direnci için Metal organik çerçeveler yüzey Functionalization

Published: September 5, 2018 doi: 10.3791/58052

Summary

Sağlam fonksiyonel katekol kaplamalar tek adımda anaerobik koşullarda sentetik catechols ile HKUST bilinen malzeme doğrudan tepki tarafından üretildi. Homojen kaplama tüm kristali çevreleyen oluşumu Cu(II) dimer kristallerinin dış yüzeyindeki biomimetic katalitik aktivitesini atfedilir.

Abstract

Metal organik çerçeveler (MOF'lar) bir gözenekli inorganik maddeler gaz depolama ve ayırma, kataliz ve algılama umut verici özellikleri ile sınıfıdır. Ancak, onların uygulanabilirliği sınırlama ana konu nemli koşullarda yoksul onların istikrar olduğunu. Bu sorunu aşmak için ortak yöntemleri güçlü metal-bağlayıcı bağlar oluşumu kullanarak son derece metaller, ücret hangi yapıları, alkylic grupları giriş sonrası sentetik modifikasyonu (PSM) ile çerçevesi sayıyla sınırlanır dahil veya kimyasal buhar biriktirme (CVD) çerçevesinde genel hydrophobicity geliştirmek için. Bu son ikisi genellikle malzeme porozite sert bir düşüş kışkırtmak. Bu stratejileri MOF zaten mevcut özelliklerini yararlanmak için izin vermez ve bunların özelliklerini sağlam tutarken MOF'lar suda kararlılığını artırmak için yeni yöntemler bulmak için zorunludur. Burada, biz Cu2(O2C)4 kürek tekerlek gibi birimleri (HKUST Hong Kong Üniversitesi bilim ve teknoloji için standları) HKUST, catechols ile featuring MOF kristalleri su kararlılığını geliştirmek için yeni bir yöntem raporu alkil ve fluoro-alkil zincirleri ile functionalized. Katalitik catecholase benzeri aktivite CuII iyonlar ve doymamış metal siteleri yararlanmak alarak, biz sağlam hidrofobik kaplama oksidasyon ve sonraki polimerizasyon katekol birimlerinin yüzeyinde oluşturmak edebiliyoruz kristalleri çerçeve alt yapısını bozmakta olmadan anaerobik ve su içermeyen koşullar altında. Bu yaklaşım sadece malzeme ile geliştirilmiş su istikrar tanıyor ama aynı zamanda fonksiyonel kaplama adsorpsiyon için geliştirme ve ayrımları uçucu organik bileşiklerin sağlar koruyucu filtre işlevi üzerinde kontrol sağlar . Biz bu yaklaşım aynı zamanda diğer kararsız MOF'lar açık metal siteleri featuring uzun olabilir ki eminiz.

Introduction

Metal organik çerçeveler bir kristal gözenekli malzemeler genellikle ikincil yapı birimleri (SBU), birlikte polytopic organik ligandlar coordinative tahvil yoluyla tarafından düzenlenen adlı inorganik metal bileşenleri inşa sınıfıdır. Bunlar, kendinden montajlı SBU organik halkalı ile çok yüksek yüzey alanları ile genişletilmiş 3D gözenekli yapıları oluşumunu sağlar ve umut verici uygulamaları alanlarında gaz depolama ayırma ve1,2, kataliz ve 3algılama. Bunların çoğu değişken koordinasyon bağlar, bu klasik karşılaştı sonuçlanan yapılarını divalent metal analizleri dahil ancak, onların uygulanabilirliği için ana sınırlama onların zavallı istikrar su4,5gibidir MOF-56veya HKUST7gibi malzeme.

Bu sorunu çözmek için yaygın bir yaklaşım dahil bir yandan, güçlü koordinasyon oluşturulması temel NZr veya Ti(IV), gibi çok metaller kullanılarak tahvil-donör ligandlar7,8 veya asitler içeren ligandlar ve temel siteleri9. Ancak, bu yöntem yeni malzemeler için sınırlıdır ve MOF'lar zaten mevcut kararlılığını geliştirmek için izin vermez. Öte yandan, zaten bilinen malzemeler kararlılığını artırmak için yaklaşımlar bağlayıcı10,11 sonrası sentetik değişikliğe göre boş hidrofobik moieties tanıtmak sonrası sentetik değiştirme yöntemleri kullanın veya kimyasal buhar biriktirme (CVD)12. Ne yazık ki, bu yöntemler kararlılığını sert bir düşüş giderleri, malzemenin porozite ve gelişmiş araçları kullanımı geliyor. Son hydrophobicity olarak bilinen Zr(IV) MOF'lar vermek 1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphate (basıncın)13 ya da n- octadecylphosphonic asit (OPA)14gibi tarihinde phosphonic asitlerin kullanımı da vurgulanmış olmalıdır.

Katekol bileşenleri, dopamin gibi yaygın malzemeler polydopamine15oluşumu aracılığıyla geniş bir functionalize için kullanılmaktadır. Ancak, bu kaplamalar oluşumu ile değişken tahvil MOF'lar için uygun değildir biraz temel çözümler için sulu tampon çözümler kullanımı sınırlıdır. Bortoluzzi'ye ve ark. son rapor tarafından catecholase benzeri katalitik aktivitesi anımsatan görüntüler bir katalitik16 merkezi Cu2(μ-O) içeren karmaşık bir binuclear Cu(II) o polydopamine çözüm üretilebilir doğal enzimler katekol oksidaz17 ve tirozinaz18gibi. Son zamanlarda, biz nasıl trimesate halkalı, HKUST bilinen aracılığıyla bağlı Cu(II) kürek tekerlek SBU dayalı bir MOF hydrolytic bozulması tarafından 4-hepatdecyl-katekol (hdcat) gibi functionalized catechols polimerizasyon korunabilir göstermiştir ya da Fluor-4-undecylcatechol (fdcat),19kristalleri yüzeyinde. Bu basit yöntem nasıl verimli fonksiyonel kaplama kanıtlıyor koşullarda hafif işlevi ne olursa olsun katekol ve biomimetic nedeniyle çerçeve kararlılığını tehlikeye atmadığından tampon çözeltiler kullanmanıza gerek kalmadan sentez Katalitik aktivitesi Cu(II) birimlerinin. Biz bu yeni yöntem sağlayan, hydrolytic bozulması, koruma yanı sıra kiral molekülleri veya uçucu organik bileşikler seçici adsorpsiyon fonksiyonel kaplama oluşumuna olanak verebilir inanıyoruz.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Hdcat@HKUST sentetik prosedürü

Not: Tüm süreci, ortam nem ile herhangi bir temas önlemek için torpido içinde gerçekleştirilmelidir. Buna göre tüm reaktifler ve kullanılan çözücüler kuru ve eldiven kutusunda saklı olması gerekir.

  1. Bir açık 4 mL Cam şişe, iki spatula ve 1 mL micropipette torpido getirin.
  2. Hdcat 50 mg cam şişe aktarın.
    Not: bazı durumlarda, bir anti-statik silah statik elektrik istenmeyen etkileri önlemek için gerekli olabilir.
  3. Susuz kloroform 1 mL hdcat içeren cam şişede yerleştirin.
    Not: Tüm hdcat tamamen oda sıcaklığında erimiş ama şişeyi sonraki adımlar fırında yerleştirildiğinde çok hızlı bir şekilde çözülür.
  4. HKUST 10 mg hdcat içeren kloroform çözümde yerleştirin ve şişe sıkıca kapatın.
  5. Şişeyi torpido dışarı almak ve HKUST ve hdcat kloroform çözüm homojenize bir kaç saniye içinde süspansiyon solüsyon içeren temizleyicide.
    Not: O2 reaksiyon medya getirilmesi katekol birimlerinin polimerizasyon çözüm yerine15kristalleri yüzeyinde arabayla gidebiliriz gibi ortam havası için şişe içeriğini maruz bırakmayın.
  6. Yer 70 ° C fırında şişede bir gecede. Şişeyi sıkı kloroform buharlaşma reaksiyon sırasında önlemek için kapalı olduğundan emin olun (kaynama noktası (CHCl3) = 61,2 ° C).
    Not: bazı durumlarda, vidalı kapak çevreleyen bir Teflon şerit yararlı olabilir. Bu iletişim kuralı 70 ° C'de ısıtılmış bir fırında gerektirir Amorf ürün Aksi takdirde elde edilebilir gibi sıcaklık 70 ° C yüksek olmamalı.

2. Hdcat@HKUST yıkama prosedürü

  1. Şişeyi gecede 70 ° C'de olduktan sonra fırından alın ve torpido 15 mL santrifüj tüpü ile birlikte transfer.
  2. Şişeyi içeriğini santrifüj tüpü taze susuz kloroform kullanılarak torpido içeri aktarın.
  3. Kaplanmış malzeme hdcat@HKUST Santrifüjü tarafından (3354 x g, 1 dk) ayırın. Bunu torpido dışında malzeme santrifüj kapasitesi için alınması gereken gibi santrifüj tüpü sıkıca şapkalı emin olun.
  4. Santrifüj tüpü hızla-torpido gözünde sonra Santrifüjü tanıtmak.
  5. Dikkatli bir damlalık kullanarak süpernatant ayıklamak ve bir temiz 40 mL cam şişede saklayın.
  6. Kaplanmış malzeme susuz CHCl3 3 mL kristalleri yüzeye bağlı olmayan olası polimerli katekol birimleri kaldırmak için askıya alma.
  7. 2.3-2.6 üç kez yineleyin.
  8. Kaplanmış malzeme 3 mL susuz metanol, askıya alma.
  9. Adımları 2.3-2.6 üç kez tekrarlayın ama unreacted hdcat molekülleri kaldırmak için susuz metanol kullanarak.
    Not: ürün çözümleri-torpido gözünde yavaş buharlaşma tarafından kurtarıldı ve yeniden hdcat çözümleri atmayın.
  10. Yıkanmış hdcat@HKUST bir cam şişe şişe dibinde kaplamalı katı yerleşir kadar susuz metanol ve bekleme kullanarak aktarın.
  11. Süpernatant almak ve torpido oda sıcaklığında, Kuru toz izin.

3. Fdcat@HKUST sentetik prosedürü

Not: Tüm süreci, ortam nem ile herhangi bir temas önlemek için torpido içinde gerçekleştirilmelidir. Buna göre tüm reaktifler ve kullanılan çözücüler kuru ve eldiven kutusunda saklı olması gerekir.

  1. Bir açık 4 mL Cam şişe, iki spatula ve 1 mL micropipette torpido tanıtmak.
  2. Fdcat cam şişe içinde yer 50 mg.
    Not: bazı durumlarda, bir anti-statik silah statik elektrik istenmeyen etkileri önlemek için gerekli olabilir.
  3. Susuz kloroform 1 mL fdcat içeren cam şişede yerleştirin.
    Not: Tüm fdcat tamamen oda sıcaklığında erimiş ama şişeyi sonraki adımlar fırında yerleştirildiğinde çok hızlı bir şekilde çözülür.
  4. HKUST 10 mg fdcat içeren kloroform çözümde yerleştirin ve şişe sıkıca kapatın.
  5. Şişeyi torpido dışarı almak ve HKUST ve fdcat kloroform çözüm homojenize bir kaç saniye içinde süspansiyon solüsyon içeren temizleyicide.
    Not: O2 reaksiyon medya getirilmesi katekol birimlerinin polimerizasyon çözüm yerine15kristalleri yüzeyinde arabayla gidebiliriz gibi her durumda ortam havası için şişe içeriğini maruz bırakmayın.
  6. Yer 70 ° C fırında şişede bir gecede. Şişeyi sıkı kloroform buharlaşma reaksiyon sırasında önlemek için kapalı olduğundan emin olun (kaynama noktası (CHCl3) = 61,2 ° C).
    Not: bazı durumlarda, vidalı kapak çevreleyen bir teflon şerit yararlı olabilir. Bu iletişim kuralı 70 ° C'de ısıtılmış bir fırında gerektirir Amorf ürün Aksi takdirde elde edilebilir gibi sıcaklık 70 ° C yüksek olmamalı.

4. çamaşır prosedürü fdcat@HKUST

  1. Şişeyi gecede 70 ° C'de olduktan sonra fırından alın ve torpido 15 mL santrifüj tüpü ile birlikte transfer.
  2. Şişeyi içeriğini santrifüj tüpü taze susuz kloroform kullanılarak torpido içeri aktarın.
  3. Kaplanmış malzeme fdcat@HKUST Santrifüjü tarafından (3354 x g, 1 dk) ayırın. Bunu torpido dışında malzeme santrifüj kapasitesi için alınması gereken gibi santrifüj tüpü sıkıca şapkalı emin olun.
  4. Santrifüj tüpü hızla Santrifüjü sonra torpido tanıtmak.
  5. Dikkatli bir damlalık kullanarak süpernatant ayıklamak ve bir temiz 40 mL cam şişede saklayın.
  6. Kaplanmış malzeme susuz CHCl3 3 mL kristalleri yüzeye bağlı olmayan olası polimerli katekol birimleri kaldırmak için askıya alma.
  7. Adımları 4.3 4.6 üç kere tekrar edin.
  8. Kaplanmış malzeme 3 mL susuz metanol, askıya alma.
  9. Adımları 4.3 4.6 üç kez tekrarlayın ama unreacted fdcat molekülleri kaldırmak için susuz metanol kullanarak.
    Not: ürün çözümleri-torpido gözünde yavaş buharlaşma tarafından kurtarıldı ve yeniden fdcat çözümleri atmayın.
  10. Yıkanmış fdcat@HKUST bir cam şişe şişe dibinde kaplamalı katı yerleşir kadar susuz metanol ve bekleme kullanarak aktarın.
  11. Süpernatant almak ve torpido oda sıcaklığında, Kuru toz izin.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Tüm reaktifler ve malzemeleri torpido gözünde saklanır ve aksi belirtilmedikçe herhangi bir daha fazla arıtma alındı olarak kullanılır. Tüm süreç torpido gözünde kaplanmamış malzeme küçük düşürmek nem ile temasını engellemek için gerçekleştirilir.

Deneyler sırasında tekrarlanabilirlik sağlamak için 40-50 µm (Şekil 1), yakın bir ortalama partikül büyüklüğü ile piyasada bulunan HKUST kullanıldı gibi önceki çalışmalar parçacık için tekrarlanabilir yüzey önemli olduğunu düşündürmektedir yoğunluğu functionalization20.

HKUST kristalleri hdcat veya fdcat (Şekil 1c)-torpido gözünde susuz kloroform çözümlerinde askıya alınır. Cam şişeleri sıkıca şapkalı ve torpido dışında alınan ve süspansiyon homojenize için birkaç saniye sonicated. Sonra karışımlar statik koşullarda önceden ısıtılmış fırında gecede 70 ° C'de ısıtılmış. Katılar Santrifüjü tarafından ayrılmış ve kloroform (x 3) ile durulanır ve bekâr kaldırmak için metanol (x3) polimerli birimleri ve unreacted katekol molekülleri, sırasıyla15.

Ne zaman onlar (Şekil 2) suya batırılmış ilk kristalleri yüzey modifikasyonu artan onların hydrophobicity gösterilmiştir. Hemen şişenin dibine battı, çıplak HKUST ile karşılaştırıldığında, hdcat@HKUST ve fdcat@HKUST su üzerinde birkaç gün batan olmadan ayakta duruyor. Temas açısı (CA) ölçümleri gerçekten onaylamak 107 ± 1° ve 124 ± CA değerleri ile hdcat@HKUST ve fdcat@HKUST hydrophobicity üstün 1°, sırasıyla, karşılaştırıldığında son derece hidrofilik (Şekil 2) olan HKUST.

Bu hdcat ve fdcat kaplama işleminden önce ve sonra HKUST, FT-IR spektrumları karşılaştırılması catecholate molekül kristal üzerine doğru birleşme önerdi. Hdcat@HKUST söz konusu olduğunda (Şekil 3bir), alkan C-H esneme titreşimleri (3000-2800 cm-1) hdcat alkylic zincirine karşılık gelen grup, hangi çıplak HKUST mevcut olmayan görülebilmektedir. Fdcat@HKUST (Şekil 3b) için görünen yeni grup HKUST içinde gözlenen değil alkan C-F esneme titreşimleri (1250-1100 cm-1) aittir. Bizim önceki iş19thermogravimetric analiz tahmini olarak catecholate aşılama % 3.1 ve hdcat@HKUST ve fdcat@HKUST, % 2.6 sırasıyla temsil.

Hdcat@HKUST ve fdcat@HKUST Tarama elektron mikroskobu (SEM) görüntülerini kristalleri çevreleyen ca. 600 nm bir dış oluklu tabakanın gösterir. Bu sonuçlar onların morfolojisi (Şekil 4bir) saygı etkili bir polimerizasyon kristalleri yüzeyinde hdcat ve fdcat moleküllerinin önerdi. Bu daha da Cu(I) ve Cu(II), 933 ve 935 eV, sırasıyla, hdcat@HKUST ve biz katekol moieties Cu2 tarafından tepki atfedilen fdcat@HKUST gösterdi x-ışını photoelectron spektroskopisi (XPS) ölçümleri tarafından doğrulandı birimleri yüzey ve sonraki polimerizasyon (Şekil 4b). Önceki çalışma detaylı olarak NMR spectra sindirilmiş hdcat@HKUST ve fdcat@HKUST da doğruluyor kristalleri çevreleyen malzeme gerçekten polimerli katekol molekülleri15,19vardır.

Catecholate kaplama HKUST üzerinde oluşumu toz tarafından x-ışını kırınım ölçümleri (PXRD, Şekil 4c) doğruladı gibi HKUST kristal yapı üzerinde herhangi bir etkisi ile devam bulundu. Bu da 77 K olarak hdcat@HKUST ve fdcat@HKUST onların yüzey alanı küçük farklılıklar nedeniyle kaplama işleminden sonra korumak gösterdi adsorbent (Şekil 4d), N2 kullanarak ölçülerde porozite tarafından doğrulandı. Bu sonuç aynı zamanda polimerizasyon reaksiyonu kristalleri yerine malzeme gözeneklerin yüzey üzerinde sadece oluştuğunu gösteriyor.

Figure 1
Resim 1 : Malzemelerin şematik Gösterim. (bir) HKUST, (b) SEM test functionalized catechols, HKUST kristal ve (c) kimyasal yapısı, kristal yapı. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 2
Resim 2 : Hydrophobicity kaplı malzemelerin. Çıplak HKUST, hdcat@HKUST ve fdcat@HKUST ve hydrophobicity HKUST için karşılaştırıldığında değiştirilmiş katı arasındaki farkı gösteren resim açı değerlerini başvurun. Bu rakam ref. 19 izniyle adapte edilmiş. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 3
Şekil 3 : Hdcat@HKUST ve fdcat@HKUST kimyasal karakterizasyonu. Fourier dönüştürülmüş kızılötesi (FT-IR) spectra ile HKUST ve hdcat (bir) hdcat@HKUST ve HKUST ve fdcat (b) ile fdcat@HKUST. Bu rakam ref. 19 izniyle adapte edilmiş. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 4
Şekil 4 : HKUST özelliklerini üzerinde catecholate kaplama etkisi. HKUST, hdcat@HKUST ve fdcat@HKUST kristalleri (bir) SEM görüntüleri. (b) Cu 2 p yüksek çözünürlüklü XPS spectra, (c) PXRD desenleri HKUST benzetilen PXRD ve (d) N2kaplama işleminden önce ve sonra katı 77 k isotherms göre. Bu rakam ref. 19 izniyle adapte edilmiş. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Bu çalışmada bildirilen yöntemi basit ve etkili bir yaklaşım MOF kristalleri yüzey modifikasyonu için sentetik catechols hafif koşullarda ne olursa olsun ile doğrudan tepki zinciri işlevselliğini sağlar. Polydopamine benzeri kaplamalar üreten geleneksel yaklaşım farklı olarak, bu yol susuz ve anaerobik koşullarda ve MOF kararlılığını tehlikeye atmadığından herhangi bir temel ek olmadan gerçekleştirilebilir. Metanol ve kloroform ilk tabanlı önceki işleri14,20ve bu maddeleri katekol moleküllerin yüksek çözünürlük nedeniyle seçildi. Ancak, metanol hızla HKUST elde edilen düşük katekol yükleri nedeniyle atıldı (ca 1.2 wt % hdcat için), ile karşılaştırıldığında elde kloroform (ca. % 3,6 hdcat için) ile önceki thermogravimetric analizleri19tarihinde dayalı. Bu nedenle, farklı çözücüler farklı katekol yükleri yol açabilir gibi çözücü masum bir rol oynamıyor. Oksijen çözümünde ve malzeme yüzeyinde değil katekol moleküllerin oksidatif polimerizasyon yükseltebilirsiniz gibi işlem oksijensiz bir ortamda yapılmalıdır olduğunu vurgulamak önemlidir. HKUST yüzey modifikasyonu ile hdcat ya da fdcat doğrudan değiştirmek için hdcat@HKUST ve fdcat@HKUST son derece hidrofobik hidrofilik, kızılötesi üzerinden gösterdi ve iletişim açı ölçüleri (Şekil 2), tarafından görülebilir katekol moieties karakteristik titreşim bantları değiştirilmiş katılar gösterdi spektroskopisi (Şekil 3).

Functionalization framework'ün crystallinity kayda değer kaybı ne de emilimi özellikleri (rakamlar 4c-d) malzemenin oluşur. Tarama elektron mikroskobu tarafından hdcat@HKUST ve fdcat@HKUST kristallerinin daha fazla denetim HKUST çıplak göre pürüzlü bir yüzey ortaya koymaktadır. Kloroform ayrıntılı sonication altında değiştirilmiş kristallerin tedavisinde de belirlemek için servis orijinal kristal ifşa (Şekil 4bir) kısmı kapalı soyulmuş polycatecholate kaplama parçası izin bir yaklaşık kalınlığı kaplama katmanı (ca. 600 nm)19. Bu polycatechol kaplama oluşumu katekol molekülleri, katekol oksidaz17 enzimatik aktivite için benzer oksidasyonunu üzerinde HKUST kristalleri yüzeyinde mevcut Cu(II) türler biomimetic katalitik aktivitesini atfedilir , oksidatif polimerizasyon süreci sonucunda kristalleri yüzeyinde Cu(I) varlığını gösteren XPS ölçümleri de teyit gibi. Diğer işleri yapmak polimer matrisler12, kristallerle sofistike enstrümantasyon kullanın MOF'lar yüzey functionalization açıklayan, aksine, Bu metodoloji MOF özellikleri açık metal siteleri mevcut gibi yararlanır HKUST, hafif koşullar altında katekol moleküllerin polimerizasyon tetiklemek için.

Bu yaklaşım sadece malzeme19nem hoşgörü geliştirmeye yardımcı olur, ama functionalized katekol uygun seçim tarafından işleneceğini gibi kristaller, aşılama işlevselliği üzerinde kontrol da tanıyor. Bu yöntem ilginç bir yaklaşım sadece bilinen Cu-MOF malzemeler için aynı zamanda diğer MOF'lar için sigara functionalized katı bulunmayan yeni functionalities dahil etmek mümkün olacaktır açık metal siteleri featuring sağlayacağını düşünüyoruz, kiral molekülleri veya uçucu organik bileşikler adsorpsiyon gibi. Bu uygun seçim katekol molekül mevcut işlevselliği elde edilebilir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Yazarlar ifşa gerek yok.

Acknowledgments

Bu eser AB tarafından desteklenmiştir (ERC Stg Kimya-fs-MOF 445 714122), İspanyolca MINECO (birim, mükemmellik MDM-2015-0538) ve Generalitat Valenciana 447 (Grant GV/2016/137). C.M.-G. ve JC-G. İspanyolca 448 MINECO sırasıyla Ramon y Cajal Bursu ve FPI burs 449 (CTQ2014-59209-P), için teşekkür ederiz. N.M.P. teşekkürler cunta de 450 Andalucía doktora sonrası bursu P10-FQM-6050 için. F.N. ve 451 D.R.M. da 452 tarafından sunulan financial destek için minnettar proje MAT2015-70615-R İspanyol hükümeti ve 453 FEDER fon tarafından. ICN2 CERCA programı/Generalitat de tarafından finanse edilmektedir Catalunya ve İspanyolca Ekonomi Bakanlığı, sanayi ve rekabet Severo Ochoa programı tarafından desteklenen (MINECO, hayır vermek. 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

Kimya sayı: 139 Metal-organik çerçeveler yüzey functionalization su istikrar catecholase biyomimetik hidrofobik kaplama functionalized catechols
Geliştirilmiş nem direnci için Metal organik çerçeveler yüzey Functionalization
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