الاكتشاف والتخليق الأمثل لمركبات الإطار المعدني العضوي القائمة على الفوسفونات المتماثلة الفوسفات باستخدام طرق عالية الإنتاجية

Summary

التوليف المستهدف للأطر المعدنية العضوية الجديدة (MOFs) أمر صعب ، ويعتمد اكتشافها على معرفة وإبداع الكيميائي. تسمح الطرق عالية الإنتاجية باستكشاف حقول المعلمات الاصطناعية المعقدة بسرعة وكفاءة ، مما يسرع عملية العثور على المركبات البلورية وتحديد الاتجاهات التركيبية والهيكلية.

Abstract

تعد الطرق عالية الإنتاجية (HT) أداة مهمة للفحص السريع والفعال لمعلمات التوليف واكتشاف مواد جديدة. تصف هذه المخطوطة تخليق الأطر المعدنية العضوية (MOFs) من محلول باستخدام نظام مفاعل HT ، مما أدى إلى اكتشاف العديد من الأطر العضوية العضوية القائمة على الفوسفونات للتكوين [Al 2 H 12-x (PMP) ₃] Cl x∙6H₂O (H 4 PMP =N ، N '-piperazine bis(حمض الميثيلين فوسفونيك)) ل_x =₄، 6 ، يشار إليها باسم Al-CAU-60-xHCl ، تحتوي على أيونات ألومنيوم ثلاثية التكافؤ. تم تحقيق ذلك في ظل ظروف التفاعل الحراري الحلي عن طريق الفحص المنهجي لتأثير النسبة المولية للرابط إلى المعدن ودرجة الحموضة لخليط التفاعل على تكوين المنتج. يتضمن بروتوكول تحقيق HT ست خطوات: أ) تخطيط التوليف (DOE = تصميم التجربة) ضمن منهجية HT ، ب) الجرعات والعمل مع مفاعلات HT المطورة داخليا ، ج) التوليف الحراري ، د) عمل التوليف باستخدام كتل الترشيح المطورة داخليا ، ه) التوصيف بواسطة حيود الأشعة السينية لمسحوق HT ، و) تقييم البيانات. تم استخدام منهجية HT لأول مرة لدراسة تأثير الحموضة على تكوين المنتج ، مما أدى إلى اكتشاف Al-CAU-60∙xHCl (x = 4 أو 6).

Introduction

الأطر المعدنية العضوية (MOFs) هي مركبات بلورية مسامية تتكون هياكلها من عقد تحتوي على معادن ، مثل أيونات المعادن أو مجموعات الأكسجين المعدنية ، والتي ترتبط بواسطة جزيئات عضوية (روابط) ¹. من خلال تغيير العقد المحتوية على المعادن وكذلك الرابط ، يمكن الحصول على مجموعة متنوعة من المركبات التي تظهر مجموعة واسعة من الخصائص وبالتالي لها تطبيقات محتملة في مجالات مختلفة¹.

استقرار المادة مهم لتطبيقها^1،2،3. لذلك ، كانت الأطر الفلزية العضوية التي تحتوي على أيونات معدنية ثلاثية أو رباعية التكافؤ ، مثل Al 3+ أو Cr

Protocol

في هذا البروتوكول ، يتم وصف تحقيق HT للأنظمة الكيميائية لاكتشاف مواد بلورية جديدة ، باستخدام Al-CAU-60²⁹ كمثال.

1. تصميم التجربة (DOE)

ملاحظة: تتمثل الخطوة الأولى في إعداد خطة تخليق تتطلب معرفة إعداد المفاعل (الشكل 2) والمواد المتفاعلة والمذيبات المستخدمة. تم تكييف إجراء تخطيط التوليف هذا لأداء 24 أو 48 تفاعلا في إطار برنامج محدد لوقت درجة الحرارة ، حيث يتم استخدام multiclaves الفولاذية المصنوعة داخليا لأداء 24 (الشكل 2 أ) أو 48 تفاعلا (الشكل 2 ب) في وقت واحد. المفاعلات عبارة عن إدخالات....

النتائج

تظهر بيانات PXRD في الشكل 9. بالنسبة للتقييم الأول ، ترتبط النتائج التي تم الحصول عليها بمعلمات التوليف لمساحة المعلمة التي تم فحصها. تم إجراء التحقيق باستخدام ست نسب مولية مختلفة من الرابط إلى المعدن وأربع نسب مولية مختلفة من NaOH / HCl إلى Al³⁺. من خلال ربط هذه المعلومات ببي?.......

Discussion

نظرا لتعقيد طريقة HT ، تتم مناقشة الخطوات الفردية والطريقة نفسها في الأقسام التالية. يغطي الجزء الأول الخطوات الحاسمة لكل خطوة عمل من خطوات سير عمل HT (الشكل 1) ، والتعديلات المحتملة ، وقيود التقنية ، عند الاقتضاء. في النهاية ، يتم تقديم مناقشة عامة تشمل أيضا أهمية طريقة HT فيم?.......

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
AlCl3·6H2O	Grüssing	N/A	99%
Filter block for filtration of max. 48 reaction mixtures	In-house made	N/A	Technical drawings in the supplementary files
Hydrochloric acid	Honeywell	258148	Conc. 37 %, p.a.
Multiclaves with 24 individual Teflon inserts	In-house made	N/A	Technical drawings in the supplementary files
N,N ‘-piperazine bis(methylenephosphonic acid	Prepared by coworkers	N/A	H4PMP,  Prepared by coworkers with the method reported by Villemin et al.: D. Villemin, B. Moreau, A. Elbilali, M.-A. Didi, M.’h. Kaid, P.-A. Jaffrès, Phosphorus Sulfur Silicon Relat. Elem. 2010, 185, 2511.
Sample Plate for PXRD	In-house made	N/A	Technical drawings in the supplementary files
Sodium hydroxide	Grüssing	N/A	99%
Stoe Stadi P Combi	STOE	Stadi P Combi	Cu-Kα1 radiation (λ = 1.5406 Å); transmission geometry; MYTHEN2 1K detector; opening angle 18°; curved  monochromator; xy-table
Forced convection oven	Memmert	UFP400