Qui, descriviamo un protocollo per la sintesi di strutture metallo-organiche a basso valore (LVMOF) da metalli a basso valore e linker multitopici di fosfina in condizioni di assenza di aria. I materiali risultanti hanno potenziali applicazioni come catalizzatori eterogenei che imitano catalizzatori omogenei a base di metalli a basso valore.
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Articolo metodologico
Approcci sperimentali per la sintesi di strutture metallo-organiche a basso contenuto di valenti da linker multitopici di fosfina
In questo articolo
Sommario
Abstract
Le strutture metallo-organiche (MOF) sono oggetto di un'intensa attenzione alla ricerca a causa delle loro potenziali applicazioni nello stoccaggio e nella separazione del gas, nella biomedicina, nell'energia e nella catalisi. Recentemente, i MOF a basso valente (LVMOF) sono stati esplorati per il loro potenziale uso come catalizzatori eterogenei e i linker multitopici della fosfina hanno dimostrato di essere un utile elemento costitutivo per la formazione di LVMOF. Tuttavia, la sintesi di LVMOF utilizzando leganti di fosfina richiede condizioni distinte da quelle della maggior parte della letteratura sintetica MOF, tra cui l'esclusione di aria e acqua e l'uso di modulatori e solventi non convenzionali, rendendo un po 'più difficile l'accesso a questi materiali. Questo lavoro serve come tutorial generale per la sintesi di LVMOF con linker di fosfina, comprese le informazioni su quanto segue: 1) la scelta giudiziosa del precursore del metallo, del modulatore e del solvente; 2) le procedure sperimentali, le tecniche air-free e le attrezzature necessarie; 3) la corretta conservazione e gestione dei LVMOF risultanti; e 4) utili metodi di caratterizzazione per questi materiali. L'intenzione di questo rapporto è di abbassare la barriera a questo nuovo sottocampo della ricerca MOF e facilitare i progressi verso nuovi materiali catalitici.
Introduzione
Le strutture metallo-organiche, o MOF, sono una classe di materiali cristallini e porosi1. I MOF sono costruiti da ioni metallici o nodi di cluster di ioni metallici, spesso indicati come unità di costruzione secondarie (SBU) e linker organici multitopici per fornire strutture di rete bidimensionali e tridimensionali2. Negli ultimi tre decenni, i MOF sono stati ampiamente studiati a causa del loro potenziale utilizzo nello stoccaggio di gas3 e separazione4, biomedicina5 e catalisi6. La stragrande maggioranza dei MOF riportati ....
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Protocollo
1. Allestimento della linea Schlenk
- Assicurarsi che tutti i rubinetti siano chiusi, quindi fissare la trappola fredda alla linea Schlenk utilizzando un O-ring (la taglia 229 è stata utilizzata nel nostro set-up, anche se le dimensioni possono variare a seconda della linea Schlenk specifica utilizzata) e il morsetto.
- Accendere la pompa per vuoto (zavorra di gas chiusa), quindi aprire i rubinetti della linea Schlenk in modo che l'intero apparecchio sia aperto al vuoto.
NOTA: Non aprire alcun rubinetto ai tubi o altri rubinetti aperti all'aria; L'apparecchio dovrebbe essere un sistema chiuso sotto vuoto dinamico. - Attender....
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Risultati
La sintesi di successo di Sn1-Pd produce un solido cristallino giallo brillante. Anche i prodotti Pd(0) MOF che utilizzano analoghi linker tetratopici della fosfina sono gialli. Il modo più efficace per determinare se la reazione ha avuto successo è raccogliere il pattern PXRD e valutare la cristallinità del campione. Ad esempio, la Figura 2 mostra il pattern PXRD di Sn1-Pd cristallino. Le caratteristiche chiave per verificare che il campione sia cristallino.......
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Discussione
Ci sono diversi passaggi critici nel protocollo che devono essere seguiti per ottenere il prodotto LVMOF a base di fosfina desiderato con sufficiente cristallinità. Il primo è che la miscela di precursori metallici e modulatori (in questo caso, tetrakis(trifenilfosfina)palladio(0) e trifenilfosfina, rispettivamente) devono essere sciolti indipendentemente dal linker multitopico della fosfina (in questo caso, Sn1). Questo per evitare la formazione rapida e irreversibile di polimeri di coordinazione amorfa.......
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Ringraziamenti
Questo lavoro è stato sostenuto da una sovvenzione della National Science Foundation, Division of Chemistry, con il premio n. CHE-2153240.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Pulitore ad ultrasuoni 2800, 3/4 galloni, 40 kHz | Branson | CPX2800H | Utilizzato per la sonicazione di |
| G1901101 | Matheson | ad altissima purezza | Utilizzato come fonte di gas inerte |
| Diffrattometro a raggi X per polveri D8 ADVANCE | Bruker | Utilizzato per raccogliere modelli PXRD | |
| Fiaschetta Dewar | Chemglass Life Sciences | CG159303 | Dewar utilizzato per l'azoto liquido |
| Fiaschetta, Valvola per alto vuoto, capacità (mL) 10, dimensione della valvola 0-4 mm | Synthware Recipiente | di F490010 | reazione denominato "pallone da 10 ml" |
| Carta da filtro qualitativa di grado 2, standard, cerchio da 42,5 mm | Whatman | 1002-042 | Utilizzato per l'isolamento del prodotto |
| Cloruro di metilene (HPLC) | Fisher Scientific | MFCD00000881 | Essiccato e deossigenato prima dell'uso |
| Sn1 (legante della fosfina tetratopica) | Preparato secondo la procedura della letteratura (rif. 15) | ||
| SuperNuova+ Piastra riscaldante di agitazione | Thermo Fisher Scientific | SP88850190 | Utilizzato per riscaldare il bagno d'olio |
| Tetrakis (trifenilfosfina) palladio (0), 99% (99,9 + % -Pd) | Strem Chemicals | 46-2150 | Commercial Pd(0) fonte |
| Toluene (HPLC) | Fisher Scientific | MFCD00008512 | Essiccato e deossigenato prima di utilizzare |
| la trifenilfosfina, ≥ 95,0% (GC) | Sigma-Aldrich | 93092 | Utilizzato come modulatore |
| Carta di pesatura | Fisher Scientific | 09-898-12B | Utilizzato per l'addizione di solidi |
Riferimenti
- Zhou, H. -C., Long, J. R., Yaghi, O. M. Introduction to metal-organic frameworks. Chemical Reviews. 112 (2), 673674(2012).
- Furukawa, H., Cordova, K. E., O'Keefe, M., Yaghi, O. M. The chemistry and applications of metal-organic frameworks. Science. 341 (6149), 1230444(2013).
- Li, J.....
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Ristampe e permessi
