单晶核壳金属有机骨架的合成

我们的协议提出了合成各种晶格匹配的核壳MOF的可能性，并且可以扩展到多个对。非等构结构MOF对可以通过溶剂热反应集成到具有无缝界面的单晶核壳MOFs中。通过使用具有不同亲环境的MOF，可以设计和合成用于高效气体分离或催化应用的核壳材料。

首先，将 4.72 克硝酸铜半水合物加入 100 毫升锥形瓶中，并溶解在 60 毫升去离子水和 DMF 混合物中。手动旋转烧瓶。将 6 毫升该溶液放入 20 毫升小瓶中。

接下来，将 1.76 克 1,3,5-苯三羧酸和 22 毫升乙醇加入 50 毫升锥形瓶中，并在加热的热板上以 90 摄氏度搅拌溶液直至溶解。将2.2毫升该溶液加入含有先前制备的溶液的小瓶中，并立即加入12毫升乙酸。盖上小瓶的盖子，将其放入加热至55摄氏度的对流烤箱中60小时。

倒出母液。首先使用滴管将新鲜乙醇加入小瓶中，然后将其取出，以洗涤晶体。再清洗晶体两次。

对于核壳合成，将HKUST-1的立方晶体储存在装满N，N-二乙基甲酰胺或DEF溶剂的20毫升小瓶中。在 20 毫升小瓶中加入 0.760 克六水合硝酸锌和 10 毫升 DEF，并使用超声仪溶解。同样，在20毫升小瓶中将0.132克对苯二甲酸溶解在10毫升DEF中。

将两种溶液的总体积混合在35毫升的玻璃罐中。快速称量过滤后的HKUST-1晶体，并将它们放入装有混合溶液的玻璃罐中。用硅胶盖将罐子密封。

将HKUST-1晶体充分铺在玻璃罐底部后，将罐子放入对流烤箱中，在85摄氏度下加热36小时。倒出母液并洗涤所得晶体，首先向罐中加入新鲜的 DEF，然后取出 DEF。

对于溶剂交换，从含有HKUST-1@MOF-5的小瓶中丢弃储存溶剂和DEF，并将二氯甲烷加入小瓶中。手动摇动以有效交换，每四小时更换三到四次二氯甲烷溶剂。这里显示了HKUST-1@MOF-5系统在001和111平面上的计算结构模型。

该图显示了立方体形状的HKUST-1、八面体形状的HKUST-1以及立方体和八面体形状的HKUST-1@MOF-5核壳的光学显微镜图像。HKUST-1晶体位于无色MOF-5晶体的中心，具有无缝接口，提供核壳结构。图中显示了HKUST-1@MOF-5在二乙基甲酰胺和二氯甲烷中的照片，以及使用立方体和八面体形状HKUST-1的核壳MOF的相应光学图像。

这些图像代表了HKUST-1、HKUST-1@MOF-5的立方体和八面体HKUST-1的PXRD模式，以及HKUST-1和MOF-5的模拟模式。这些PXRD测量证明了核壳晶体的相纯度。将玻璃罐放入对流炉中，其中核心MOF的表达对于合成单独生长的核壳MOF很重要。

PCN-68@MOF-5、UiO-66@MIL-88B 等可以按照此程序合成，这意味着它可以扩展到其他核壳对。该技术可以提供设计和合成核壳MOF的系统途径，以提高特定应用中的性能。