Fonksiyonlu Sentezi ve Karakterizasyonu Metal-organik Altyapıları

Summary

Kasıtlı olarak tasarlanmış metal-organik çerçeve maddelerin sentezi, aktivasyon ve karakterizasyonu bina blokları uyumsuz veya istenmeyen polimorflan termodinamik istenen formlar üzerinde tercih edilir, özellikle de zordur. Biz süperkritik CO ₂ kurutma yoluyla kılcal ve aktivasyon çözücü-destekli bağlayıcı değişimi, toz X-ışını kırınımı uygulamaları, bu zorlukların bazılarını ele nasıl açıklar.

Abstract

Onlar çok sayıda endüstriyel ve teknolojik uygulamalarda cazip aday gibi metal-organik çerçeveler, araştırma ilgi olağanüstü miktarda çekmiştir. Onların imza özellik ise hem inşası ve onlarla çalışan geldiğinde ancak zorlukların bir dizi verir onların ultra gözenek vardır. (Örneğin, diğer kristal polimorfu, catenated analogları) daha az gözenekli ve termodinamik yönden daha stabil kongenerleri gibi sorunlara neden olabilir tercih edilen bir çerçeve içine oldukça gözenekli bir bağlayıcı / düğüm düzeneği ile istenen MOF kimyasal ve fiziksel özelliğe güvenliğini sağlamak genellikle, tercihen geleneksel sentez metotları ile elde edilir. Istenen ürün elde edildikten sonra, genellikle karakterizasyonu adresi komplikasyonları potansiyel olarak örneğin konuk molekül kayıp ya da microcrystallites tercih edilen oryantasyonunun kaynaklanan özel teknikler gerektirmektedir. Son olarak, Appl kullanım için MOFS içindeki büyük boşlukları erişmekçerçeveler çözücü molekülleri (solvothermal sentez kalıntıları) çıkarılması esnasında çökmesi tabi gerekebileceğinden gazlar içeren ications, sorunlu olabilir. Bu yazıda, rutin laboratuvarda çözmek veya bu sorunları aşmak için ya kullanılan sentez ve karakterizasyon yöntemleri açıklanmaktadır. Yöntemler, süper kritik _CO2 kurutma, çözücü yardımlı bağlayıcı değişimi, kılcal kısımların, toz X-ışını kırınımı ve malzeme ile aktivasyonunu (oyuk tahliye) içerir. Son olarak, iyi bir doğrulukla MOFS yüzey alanını tahmin edecek şekilde, azot izoterme Brunauer-Emmett-Teller analizi tatbik edilmesi için uygun bir basınç bölgesini tespit etmek için bir protokol sağlar.

Introduction

Metal-organik yapı (MOFs), örneğin, ^Zn +2, Zn, ₄ O ^6+, Zr, _4-6-O (OH) ₄ ^{12 +,} Cr: _{3 (H2O} (metal bazlı uçtan oluşan kristalin koordinasyon polimerlerinin bir sınıf ² Şekil 1) bkz Bunların çok düzenli (ve müsaittirler;. organik bağlayıcılar ile bağlı) ^{6 +} ₂ Zn ₂ (COO) ₄₎ (örneğin, di-, tri-, tetra-ve heksakarboksilatlar, ¹ dipiridiller imidazolates ulaşabilmesi olağanüstü yüzey alanları (kombine karakterizasyonu) yapıların yüksek olması, 7000 ^m2 / g) ³ katalizi hidrojen de....

Protocol

Ana MOF 1. sentezi (Br-YOMOF)

1. 50 mg Zn tartın (NO _{3) 2} x 6 _H2O (0.17 mmol), 37.8 mg DPNI (0.09 mmol) ve 64.5 mg 1,4-dibromo-2,3,5,6-tetrakis (4-karboksifenil ) benzen (Br-tcpb, 0.09 mmol) eklenmiştir. 4-dram şişeye bütün katı malzemeyi birleştirin.
2. Katı malzemelerle şişeye dereceli bir silindir ile ölçülen 10 ml DMF içinde ilave edin. Sonra, 9 'Pasteur pipet kullanarak, konsantre HCI bir damla (0.05 ml) ekleyin (DİKKAT! Gözler, cilt ve mukoza zarı Aşındırıcı. Eldiven kullanınız.).
3. , Ampul sıkıca kapatılır ve iyice ~ 15 dakika boyunca bir ultrasonikasyon banyosu kullanılarak bu ....

Results

MOF sentezi sırasında HCl kullanımı, çoğu zaman yüksek kaliteli MOF kristallerinin büyümesi için faydalıdır. Bu karboksilat protonunun giderilmesini (ve metal merkezlerine bağlayıcıların bağlayıcı) yavaşlattığı için daha büyük kristallerinin büyümesini teşvik edildi ve reaksiyon daha hızlı ilerlemesine izin verildiği takdirde oluşturabilmektedir şekilsiz ve poli kristal fazların oluşumunu önler. Bu, Şekil 3'te görülebileceği gibi, aslında, bu reaksiyon esnasında üretilen sütunlu-Çarklı MOFs tek kristal .......

Discussion

MOF kristalizasyon sentetik şartları tarif birden çok parametre bile hafif varyasyonlar ile inhibe edilebilir bir hassas bir işlemdir. Bu nedenle, özel bir dikkat reaksiyon karışımı hazırlarken alınması gerekir. Yabancı maddeler olarak daha küçük miktarlarının varlığı tamamen kristalleşmeyi önlemek ya da istenmeyen kristalin ürünlerinin oluşumuna neden olduğu bilinmektedir olarak kullanılan organik bağlayıcıların saflığı, sentezin başlangıcından önce ^{1 H-NMR} tarafından teyit edilmelidir. Bu sıcaklıklarda sıvı.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
6' ’ Pastör pipeti	VWR	14673-010	MOF kristallerini aktarmak için
9' ’ Pastör pipeti	VWR	14673-043	Sıvı çözeltiyi MOF kristallerinden ayırmak için
1 dram şişeleri	VWR		NMR numunelerinin hazırlanması için
2 dram şişeleri	VWR	66011-088	Küçük ölçekli SATIŞ reaksiyonları için
4 dram şişeleri	VWR	66011-121	de novo sütunlu çark MOF
sentezi NMR tüpü Sınıf 7	VWR	897235-0000
NMR cihazı Avance III 500 MHz	Bruker	N/A
Fırın	VWR	414004-566	Solvotermal MOF reaksiyonları için
Sonikatör	Branson	3510-DTH
Balance	Mettler-Toledo	XS104
Yüzeysel CO2 kurutucu	Tousimis ve ticaret; Samdri®	8755B	Sütunlu çarklı MOF'ların aktivasyonu için
Aktivasyon çanağı	N/A	N/A
Tristar II 3020	Micromeritics	N/A	Gaz izotermlerinin toplanması/BET yüzey alanı ölçümü için
X-ışını difraktometresi	Bruker	N/A	Kappa geometri gonyometresi, CuKα radyasyon ve Toz-kırınım veri toplama eklentisi.
Kılcal tüpler	Charles-Supper	Bor-Rich BG07	İnce cidarlı Bor Zengin kılcal 0,7 mm çap
Numune fiksasyonu için	balmumu	Huber	WAX
Modelleme Kil	Van Aken	Plastalina
CO2 (l)	N/A	N/A
N2 (l)	N/A	N/A
N2 (g)	N/A	N/A
DMF	VWR		MK492908MOF reaksiyonları ve depolanması için
Etanol	Sigma-Aldrich	459844	Süperkritik kurutmadan
[header]
Zn(NO3)2 × 6 H2O	Fluka	96482
dped	TCI	D0936
dpni			Göre sentezlendi yayınlanmış bir prosedüre
Br-tcpb			Yayınlanmış bir prosedüre göre sentezlenir
D2SO4	Cambridge İzotopları	MOF NMR için	DLM-33-50
d6-DMSO	Cambridge İzotopları	DLM-10-100	MOF NMR için