Diese Forschung wurde durch das US Department of Energy, Office of Basic Energy Sciences, Division of Chemical Sciences, Geowissenschaften und Biowissenschaften unter-Award DE-FG02-12ER16362 unterstützt.

1. Synthese der Mutter MOF (Br-YOMOF) <ol><li> Man wiegt 50 mg Zn (NO 3) 2 · 6 H 2 O (0,17 mmol), 37.8 mg DpnI (0,09 mmol) und 64,5 mg 1,4-Dibrom-2,3,5,6-Tetrakis (4-Carboxyphenyl ) benzol (Br-tcpb, 0,09 mmol). Kombinieren Sie alle festen Bestandteile in einem 4-DRAM-Fläschchen. </li><li> 10 ml DMF mit einem Messzylinder in das Fläschchen mit den festen Bestandteilen gemessen. Dann, mit einem 9 &#39;&quot;Pasteur-Pipette, einen Tropfen (0,05 ml) konzentrierter HCl (VORSICHT! Ätzend auf Augen, Haut und Schleimhäute. Griff mit Handschuhen.). </li><li> Verschließe das Röhrchen und mischen Sie die Zutaten mit einem Ultraschall-Bad für ~ 15 min. Den Inhalt der Phiole zu beobachten, wie sie eine Suspension zu bilden. </li><li> Die Küvette in einem Ofen bei 80 ° C für zwei Tage. Am Tag 1, überprüfen Sie das Fläschchen, um sicherzustellen, dass der Inhalt vollständig gelöst haben, bilden eine gelbe, klare Lösung. Am Tag 2 beobachten gelb reißförmige Kristalle an den Wänden und dem Boden des Fläschchens. Nach der Bildung der Kristalle, entfernen Sie das Fläschchen aus dem Ofen. </li><li> Die Durchstechflasche auf RT abkühlen. Dann mit einem Spachtel vorsichtig schieben die Kristalle von den Fläschchen Wände, so dass sie alle auf dem Boden des Gefäßes zu sammeln. Lassen Sie die Flasche stehen für ~ 5 Minuten, um sicherzustellen, dass alle die Kristalle auf dem Boden niedergelassen. </li><li> Mit einem 9 &#39;&#39; Pasteur-Pipette, entfernen Sie vorsichtig die Reaktionslösung aus dem Fläschchen, unter Vermeidung Saugen Sie die Kristalle in die Pipette. Nur so viel Lösung, so dass die Kristalle vollständig abgedeckt, um den Rahmen vor dem Austrocknen zu verhindern. </li><li> Fügen Sie ~ 5 ml frischem DMF in das Fläschchen mit den Kristallen. Weichen Sie die MOF-Kristalle in frischem DMF für mindestens einen Tag, um die sauren Reaktionslösung und nicht umgesetzte Bestandteile in den Poren eingeschlossen MOF entfernen. Für die besten Ergebnisse in regelmäßigen Abständen zu ersetzen die DMF mit frischen Chargen (~ 3 Mal im Laufe der ersten Stunde, dann alle 6-12 h). </li&gt; <li> Bewahren Sie die Br-YOMOF Kristalle in DMF bei RT bis zur weiteren Verwendung. </li></ol> 2. Charakterisierung von Pulver-Röntgenbeugung (PXRD) <ol><li> Vorbereiten einer 0,7 mm Durchmesser Borosilikatglas Kapillare für das Experiment durch sorgfältiges Abschneiden des geschlossenen Endes, so daß die oberen 3 cm der Kapillare (mit Trichter oben) verbleiben. </li><li> Heizen Sie regelmäßig Bienenwachs, bis es geschmolzen ist und tauchen Sie den schmalen (Schnitt) Ende der Kapillare in das geschmolzene Wachs. Entfernen Sie die Kapillare und lassen Sie das Wachs erstarren als Plug in den Boden der Kapillare. </li><li> Unterstützen Sie die Kapillare in einer kleinen Menge Knete. </li><li> Mit einer Pasteurpipette, erstellen einige Milliliter von Kristallen in der Lösung. Der Kristalle und Lösung vorsichtig in die Kapillare obwohl der Trichteröffnung. Mit einem Papiertuch oder Gewebe weg Docht überschüssige Lösungsmittel. Damit kein Lösungsmittel oder Kristallen an der Außenseite der Kapillare. </li><li> Lassen Sie die Kristalle in einen kleinen Stecker absetzen (etwa 2-5 mm in der Länge). Verwenden Sie einen sehr kleinen Stück Knetmasse nach oben (Trichter) Ende der Kapillare zu versiegeln. </li><li> Keine Montagevorrichtungen aus dem Goniometerkopf (Messingstifte, Magnetlager, etc.) zu entfernen und legen Sie Ihre Kapillare durch Knetmasse auf dem Goniometerkopf unterstützt. </li><li> Zentrieren der Kapillare in dem Röntgenstrahl, um zu gewährleisten, dass der Stecker von Kristallen nicht präzedieren, wenn sie rotiert. HINWEIS: Das Volumen des kristallinen Materials wird die Strahlgröße der meisten Standard-Labor-Röntgenquellen übersteigt. </li><li> Mit der Software Ihres Diffraktometer, bereiten eine Reihe von 180 ° φ-Scans, in überlappenden Schritten von 2θ. Zum Beispiel mit einem Kappa-Geometrie mit einem Diffraktometer APEX2 Detektor bei 150 mm (dx) eingestellt ausgestattet, sammeln wir eine Reihe von 10-sec, 180 ° φ-Scans mit den Parametern gemäß Tabelle 1. </li><li> Sobald die Rahmen gesammelt wurden, verwenden Sie die Software Ihres Diffraktometer um alle Bilder zu kombinieren,und integrieren über das resultierende Beugungsmuster. </li></ol> 3. Durchführung lösungsmittelunterstützten Linker Exchange (SALE) auf Br-Kristalle YOMOF <ol><li> Wiegen 21 mg DPed (0,095 mmol) und löst ihn in 5 ml DMF in einem 2-Dram-Glas mit Ultraschall. </li><li> Mit einem 6 &#39;&#39; Pasteur-Pipette, sammeln die Br-YOMOF Kristalle und filtern Sie sie auf einem Büchner-Trichter. Dann wiegen ~ 30 mg der Kristalle; zurück den Rest der Kristalle in das Fläschchen mit Br-YOMOF. </li><li> Dispergieren der Kristalle in der zuvor hergestellten Lösung DPed. Legen Sie die resultierende Mischung VERKAUF in einem Ofen bei 100 ° C für 24 Stunden. </li><li> Am nächsten Tag, überprüfen den Fortschritt des VERKAUF Reaktion mit 1 H-NMR. Mit einem Spatel oder einem 6 &quot;&#39;Pasteur-Pipette, entfernen Sie etwa 2-5 mg der MOF-Kristalle aus der Reaktions DMF-Lösung. Spülen diese Kristalle durch Eintauchen davon in einer geringen Menge sauberen SolvENT (niedrig siedenden Lösungsmittel, wie Dichlormethan oder gleichen Lösungsmittel als Reaktionsmedium - in diesem Fall DMF) in einem 1,5-Dram-Glas. </li><li> Fügen Sie ~ 1 ml deuteriertem Dimethylsulfoxid (DMSO d 6) in einem separaten 1,5-Dram-Glas. Herausfiltern, die Kristalle aus der Reinigungslösung und verteilen sie in d 6-DMSO. Man löst die Kristalle durch Zugabe von 3 Tropfen deuterierten Schwefelsäure (D 2 SO 4) zu der Mischung. Gründlich beschallt des verschlossenen Röhrchens, um eine homogene Lösung zu erhalten. </li><li> Übertragen des resultierenden NMR-Probe in ein NMR-Röhrchen mit einer Pasteur-Pipette gesammelt und das NMR-Spektrum. 64 Scans durchzuführen, da die Lösung auf Grund der relativ geringen Löslichkeit der MOF-Kristalle zu verdünnen. </li><li> Interpretieren des Spektrums durch die Überprüfung, dass alle DpnI durch DPed ersetzt wurde, und daß die DPed: Br-tcpb Verhältnis 1: 1 ist. HINWEIS: Wenn Dpnl noch in den Kristallen vorhanden ist, geben Sie die Durchstechflasche mitdie Reaktionsmischung in den Ofen und Halten der Überwachung der Reaktion mit 1 H-NMR, bis das gewünschte Produkt erhalten wird. </li><li> Wenn alle Dpnl wurde von DPed ersetzt worden, stoppen Sie die Reaktion durch Dekantieren der Reaktionslösung mit einer 9 &#39;&#39; Pasteur-Pipette und mit frischem DMF zu ersetzen. Führen Sie zusätzliche Charakterisierung der SALEM-5-Kristallen durch das Sammeln ihrer PXRD-Muster; dann die Kristalle in DMF bis zur weiteren Verwendung speichern. </li></ol> 4. Aktivieren SALEM-5-Kristalle mit überkritischem CO 2 Trocknung <ol><li> Vor der Aktivierung tauschen alle DMF von den MOF Käfige mit Ethanol, die mit flüssigem CO 2 mischbar ist und mit dem überkritischen Trocken kompatibel ist. Führen Lösungsmittel Ersatz durch Dekantieren des DMF von der MOF Fläschchen mit einem 9 &#39;&#39; Pasteur-Pipette und mit einer kleinen Menge Ethanol zu ersetzen (genug, um vollständig versenken die Kristalle). </li><li> Weiterhin dieLösungsmittelaustausch für 3 Tage ersetzt das Ethanol mit einer frischen Charge jeden Tag. Sicherstellen, dass alle DMF wurde aus den Kristallporen, indem eine 1 H-NMR-Spektrum der Kristalle entfernt. </li><li> Prüfen, dass ein Tank mit genügend flüssiges CO 2 in den superkritischen Trockner verbunden ist. </li><li> Übertragen Sie die MOF-Kristalle zu einer Aktivierung Gericht mit einem 6 &#39;&#39; Pasteur-Pipette. Dann entfernen, wie viel von der Ethanol wie möglich mit einer 9 &#39;Pasteur-Pipette unter Vermeidung Ansaugen der Kristalle in die Pipette. </li><li> Nehmen Sie den Deckel von der Aktivierungskammer durch Lösen der drei Schrauben und überprüfen die Kammer für Rest MOF Schutt (wenn diejenigen vorhanden sind, wischen Sie die Kammer sauber mit einem Kimwipe). Mit einer Pinzette, legen Sie die Aktivierung Gericht mit der MOF in die Kammer und schrauben Sie den Deckel wieder an seinen Platz. </li><li> Schalten Sie den Trockner auf und öffnen Sie die CO 2-Tank. Stellen Sie den Temperaturregler auf eine Temperatur zwischen 0 und 10 º zu erreichenC zu halten, dass im gesamten Temperaturbereich des Aktivierungsprozesses an CO 2 im flüssigen Zustand zu halten. </li><li> Sobald die Temperatur im richtigen Bereich, drehen Sie die &quot;fill&quot;-Knopf langsam. Beachten flüssigem CO 2 strömen in den Aktivierungsschale durch die Glasscheibe auf dem Kammerdeckel. Gleichzeitig der Druck am Manometer Lesen erhöhen sollte, bis es 800 psi erreicht. </li><li> Ausführen des ersten &quot;purge&quot;, das ist die erste Ersetzung des Aktivierungs Lösungsmittel mit einer frischen Charge. Drehen Sie zuerst den &quot;füllen&quot; Knopf bis zur Marke, die 15. Dann biegen langsam auf die &quot;Säuberung&quot; Knopf, bis ein Strahl von Lösungsmittel schießt aus dem Schlauch an der Seite des Gerätes liest. Lassen Sie das Reinigungs gehen für ~ 5 min; schließen Sie dann die &quot;Säuberung&quot; und drehen Sie den Knopf &quot;füllen&quot;-Regler auf der Marke, die 5 liest. </li><li> Weiterhin die überkritische Trocknung für 8 h, Durchführen einer &quot;Säuberung&quot; alle 2 Stunden. </li><li> Nach 8 h, TURn all die Knöpfe ab und klappen die &quot;Wärme&quot; einschalten. Warten Sie, bis die Temperatur und der Druck des überkritischen Punkt (31 ° C und 1.070 psi) betragen. </li><li> Schließen Sie das Messgerät an der Röhre an der Seite des Gerätes und öffnen Sie die &quot;bluten&quot; Knopf. Stellen Sie den Durchfluss auf 1 cm 3 / min; entfernen Sie dann die Durchflussmesser und lassen Sie die CO 2 langsam aus der Probe (die in der Regel erfolgt O / N) bluten. </li><li> Am nächsten Tag, überprüfen Sie, dass der Druck auf 0 bar fallen gelassen; wenn es nicht hat, drehen Sie die &quot;bluten&quot; Knopf, bis Sie den gewünschten Druckabfall zu erreichen. Schließen Sie das &quot;Ausbluten&quot; Knopf und schalten Sie den &quot;Wärme&quot; und Leistungsschalter auf dem Instrument. </li><li> Entfernen der Probe aus der Aktivierungskammer. Verschließen Sie die Aktivierung Gericht fest und wickeln Sie es in Parafilm. Bewahren Sie die Aktiv SALEM-5 in einem Handschuhkasten bis zur weiteren Verwendung. Sicherstellen, dass kein Ethanol in der Probe vorhanden, indem eine 1 H-NMR-Spektrum ist. </li></ol> 5. Sammeln einer N 2 Isotherm der MOF auf seine BET Oberfläche zu erhalten <ol><li> Besorgen Sie sich eine Sorption Rohr mit einem Schweißdraht und einer Dichtung Fritte ausgestattet und genau gewogen. Wiegen sie mindestens zwei mal und stellen sicher, dass die beiden Ausgleichswerte miteinander übereinstimmen innerhalb von ± 0,01 mg. </li><li> Übertragen der vorher gewogenen Rohr zum Handschuhkasten und laden die aktivierte Salem-5-Probe innerhalb des Röhrchens. Wir empfehlen die Verwendung eines sauberen, trockenen Trichter, wie Aktiv im Handschuhfach aufbewahrt MOF Proben werden oft elektrostatisch aufgeladen und schwierig zu handhaben. Entfernen Sie die Dichtung Fritte und der Füllstoff Stange aus dem Rohr und passen Sie es mit einem Trichter; dann rasch invertieren die Aktivierung Gericht über den Trichter, so dass die Probe nach unten gleitet das Rohr. </li><li> Setzen Sie die Schweißstab und das Siegel Fritte in das Rohr mit SALEM-5 geladen. Schieben Sie den Schweißdraht langsam und vorsichtig in die Röhre, damit kein die Probe und / oder brechen die Röhre.Entfernen Sie den Schlauch aus dem Handschuhkasten. </li><li> Wiegen Sie das Rohr genau geladen, mit der gleichen Technik (und die gleiche Balance), die Sie, um die leere Röhre lädt. </li><li> Ein isothermen Jacke auf dem Schlauch, laden Sie das Rohr auf die Sorption Instrument und die Sorption Datei, indem Sie die Massen der Leerrohr und das Rohr mit der Probe eingestellt. Stellen Sie die Datei, um die Probe auf dem Gerät für 1 Stunde vor der Entnahme der Isotherme evakuieren. </li><li> Sicherzustellen, dass die Dewar zur Speicherung der flüssige Stickstoff ist frei von Eis und / oder Wasser durch Befüllen mit Wasser, um das Eis zu tauen lassen, und dann wischt es trocken. Füllen Sie den Dewar mit flüssigem Stickstoff auf die entsprechende Markierung und starten Sie die Messung. Die Messung dauert überall zwischen 4 und 12 Stunden, abhängig von der Menge und der Porosität des Materials. </li></ol>

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	<li>Phan, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis,+Structure,+and+Carbon+Dioxide+Capture+Properties+of+Zeolitic+Imidazolate+Frameworks.">Synthesis, Structure, and Carbon Dioxide Capture Properties of Zeolitic Imidazolate Frameworks.</a> Acc. Chem. Res. 43, 58-67 (2009).</li><li>Furukawa, H., Cordova, K. E., O&#8217;Keeffe, M., Yaghi, O. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Chemistry+and+Applications+of+Metal-Organic+Frameworks.">The Chemistry and Applications of Metal-Organic Frameworks.</a> Science. 341, (2013).</li><li>Farha, O. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metal&#8211;Organic+Framework+Materials+with+Ultrahigh+Surface+Areas:+Is+the+Sky+the+Limit?.">Metal&#8211;Organic Framework Materials with Ultrahigh Surface Areas: Is the Sky the Limit?.</a> J. Am. Chem. Soc. 134, 15016-15021 (2012).</li><li>Suh, M. P., Park, H. J., Prasad, T. K., Lim, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrogen+Storage+in+Metal&#8211;Organic+Frameworks.">Hydrogen Storage in Metal&#8211;Organic Frameworks.</a> Chem. Rev. 112, 782-835 (2011).</li><li>Sumida, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Carbon+Dioxide+Capture+in+Metal&#8211;Organic+Frameworks.">Carbon Dioxide Capture in Metal&#8211;Organic Frameworks.</a> Chem. Rev. 112, 724-781 (2011).</li><li>Liu, J., Thallapally, P. K., McGrail, B. P., Brown, D. R., Liu, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Progress+in+adsorption-based+CO2+capture+by+metal-organic+frameworks.">Progress in adsorption-based CO2 capture by metal-organic frameworks.</a> Chem. Soc. Rev. 41, 2308-2322 (2012).</li><li>Lee, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metal-organic+framework+materials+as+catalysts.">Metal-organic framework materials as catalysts.</a> Chem. Soc. Rev. 38, 1450-1459 (2009).</li><li>Yoon, M., Srirambalaji, R., Kim, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Homochiral+Metal&#8211;Organic+Frameworks+for+Asymmetric+Heterogeneous+Catalysis.">Homochiral Metal&#8211;Organic Frameworks for Asymmetric Heterogeneous Catalysis.</a> Chem. Rev. 112, 1196-1231 (2011).</li><li>Kreno, L. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metal&#8211;Organic+Framework+Materials+as+Chemical+Sensors.">Metal&#8211;Organic Framework Materials as Chemical Sensors.</a> Chem. Rev. 112, 1105-1125 (2011).</li><li>Chen, B., Xiang, S., Qian, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metal&#8722;Organic+Frameworks+with+Functional+Pores+for+Recognition+of+Small+Molecules.">Metal&#8722;Organic Frameworks with Functional Pores for Recognition of Small Molecules.</a> Acc. Chem. Res. 43, 1115-1124 (2010).</li><li>Wang, J. L., Wang, C., Lin, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metal&#8211;Organic+Frameworks+for+Light+Harvesting+and+Photocatalysis.">Metal&#8211;Organic Frameworks for Light Harvesting and Photocatalysis.</a> ACS Catalysis. 2, 2630-2640 (2012).</li><li>Lewis, D. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Zeolitic+Imidazole+Frameworks:+Structural+and+Energetics+Trends+Compared+with+their+Zeolite+Analogues.">Zeolitic Imidazole Frameworks: Structural and Energetics Trends Compared with their Zeolite Analogues.</a> CrystEngComm. 11, 2272-2276 (2009).</li><li>Mondloch, J. E., Karagiaridi, O., Farha, O. K., Hupp, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Activation+of+metal-organic+framework+materials.">Activation of metal-organic framework materials.</a> CrystEngComm. 15, 9258-9264 (2013).</li><li>Karagiaridi, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+and+characterization+of+isostructural+cadmium+zeolitic+imidazolate+frameworks+via+solvent-assisted+linker+exchange.">Synthesis and characterization of isostructural cadmium zeolitic imidazolate frameworks via solvent-assisted linker exchange.</a> Chemical Science. 3, 3256-3260 (2012).</li><li>Burnett, B. J., Barron, P. M., Hu, C., Choe, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stepwise+Synthesis+of+Metal&#8211;Organic+Frameworks:+Replacement+of+Structural+Organic+Linkers.">Stepwise Synthesis of Metal&#8211;Organic Frameworks: Replacement of Structural Organic Linkers.</a> J. Am. Chem. Soc. 133, 9984-9987 (2011).</li><li>Kim, M., Cahill, J. F., Su, Y., Prather, K. A., Cohen, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Postsynthetic+ligand+exchange+as+a+route+to+functionalization+of+&amp;#34;inert&amp;#34;+metal-organic+frameworks.">Postsynthetic ligand exchange as a route to functionalization of &amp;#34;inert&amp;#34; metal-organic frameworks.</a> Chemical Science. 3, 126-130 (2012).</li><li>Bury, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Control+over+Catenation+in+Pillared+Paddlewheel+Metal&#8211;Organic+Framework+Materials+via+Solvent-Assisted+Linker+Exchange.">Control over Catenation in Pillared Paddlewheel Metal&#8211;Organic Framework Materials via Solvent-Assisted Linker Exchange.</a> Chem. Mater. 25, 739-744 (2013).</li><li>Karagiaridi, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Opening+Metal&#8211;Organic+Frameworks+Vol.+2:+Inserting+Longer+Pillars+into+Pillared-Paddlewheel+Structures+through+Solvent-Assisted+Linker+Exchange.">Opening Metal&#8211;Organic Frameworks Vol. 2: Inserting Longer Pillars into Pillared-Paddlewheel Structures through Solvent-Assisted Linker Exchange.</a> Chem. Mater. 25, 3499-3503 (2013).</li><li>Li, T., Kozlowski, M. T., Doud, E. A., Blakely, M. N., Rosi, N. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stepwise+Ligand+Exchange+for+the+Preparation+of+a+Family+of+Mesoporous+MOFs.">Stepwise Ligand Exchange for the Preparation of a Family of Mesoporous MOFs.</a> J. Am. Chem. Soc. , (2013).</li><li>Karagiaridi, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Opening+ZIF-8:+A+Catalytically+Active+Zeolitic+Imidazolate+Framework+of+Sodalite+Topology+with+Unsubstituted+Linkers.">Opening ZIF-8: A Catalytically Active Zeolitic Imidazolate Framework of Sodalite Topology with Unsubstituted Linkers.</a> J. Am. Chem. Soc. 134, 18790-18796 (2012).</li><li>Takaishi, S., DeMarco, E. J., Pellin, M. J., Farha, O. K., Hupp, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solvent-assisted+linker+exchange+(SALE)+and+post-assembly+metallation+in+porphyrinic+metal-organic+framework+materials.">Solvent-assisted linker exchange (SALE) and post-assembly metallation in porphyrinic metal-organic framework materials.</a> Chemical Science. 4, 1509-1513 (2013).</li><li>Vermeulen, N. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aromatizing+Olefin+Metathesis+by+Ligand+Isolation+inside+a+Metal&#8211;+Organic+Framework.">Aromatizing Olefin Metathesis by Ligand Isolation inside a Metal&#8211; Organic Framework.</a> J. Am. Chem. Soc. 135, 14916-14919 (2013).</li><li>Nelson, A. P., Farha, O. K., Mulfort, K. L., Hupp, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Supercritical+Processing+as+a+Route+to+High+Internal+Surface+Areas+and+Permanent+Microporosity+in+Metal&#8722;Organic+Framework+Materials.">Supercritical Processing as a Route to High Internal Surface Areas and Permanent Microporosity in Metal&#8722;Organic Framework Materials.</a> J. Am. Chem. Soc. 131, 458-460 (2008).</li><li>Farha, O. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=De+novo+synthesis+of+a+metal&#8211;organic+framework+material+featuring+ultrahigh+surface+area+and+gas+storage+capacities.">De novo synthesis of a metal&#8211;organic framework material featuring ultrahigh surface area and gas storage capacities.</a> Nat Chem. 2, 944-948 (2010).</li><li>Furukawa, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrahigh+Porosity+in+Metal-Organic+Frameworks.">Ultrahigh Porosity in Metal-Organic Frameworks.</a> Science. 329, 424-428 (2010).</li><li>Farha, O. K., Malliakas, C. D., Kanatzidis, M. G., Hupp, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Control+over+Catenation+in+Metal&#8722;Organic+Frameworks+via+Rational+Design+of+the+Organic+Building.">Control over Catenation in Metal&#8722;Organic Frameworks via Rational Design of the Organic Building.</a> J. Am. Chem. Soc. 132, 950-952 (2009).</li><li>Shultz, A. M., Sarjeant, A. A., Farha, O. K., Hupp, J. T., Nguyen, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Post-Synthesis+Modification+of+a+Metal&#8211;Organic+Framework+To+Form+Metallosalen-Containing+MOF+Materials.">Post-Synthesis Modification of a Metal&#8211;Organic Framework To Form Metallosalen-Containing MOF Materials.</a> J. Am. Chem. Soc. 133, 13252-13255 (2011).</li><li>Li, H., Eddaoudi, M., O&#39;Keeffe, M., Yaghi, O. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+and+synthesis+of+an+exceptionally+stable+and+highly+porous+metal-organic+framework.">Design and synthesis of an exceptionally stable and highly porous metal-organic framework.</a> Nature. 402, 276-279 (1999).</li><li>Ferey, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chromium+Terephthalate-Based+Solid+with+Unusually+Large+Pore+Volumes+and+Surface+Area.">Chromium Terephthalate-Based Solid with Unusually Large Pore Volumes and Surface Area.</a> Science. 309, 2040-2042 (2005).</li><li>Cavka, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+New+Zirconium+Inorganic+Building+Brick+Forming+Metal+Organic+Frameworks+with+Exceptional+Stability.">A New Zirconium Inorganic Building Brick Forming Metal Organic Frameworks with Exceptional Stability.</a> J. Am. Chem. Soc. 130, 13850-13851 (2008).</li><li>Chen, Z., Xiang, S., Zhao, D., Chen, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reversible+Two-Dimensional&#8722;Three+Dimensional+Framework+Transformation+within+a+Prototype+Metal&#8722;Organic+Framework.">Reversible Two-Dimensional&#8722;Three Dimensional Framework Transformation within a Prototype Metal&#8722;Organic Framework.</a> Crystal Growt., &amp; Design. 9, 5293-5296 (2009).</li><li>Walton, K. S., Snurr, R. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Applicability+of+the+BET+Method+for+Determining+Surface+Areas+of+Microporous+Metal&#8722;Organic+Frameworks.">Applicability of the BET Method for Determining Surface Areas of Microporous Metal&#8722;Organic Frameworks.</a> J. Am. Chem. Soc. 129, 8552-8556 (2007).</li></ol>

Die Autoren haben nichts zu offenbaren.

MOF Kristallisation ist eine heikle Prozedur, die von selbst geringe Schwankungen in den mehrere Parameter, die die Synthesebedingungen beschreiben gehemmt werden kann. Daher muss besondere Sorgfalt bei der Herstellung der Reaktionsmischung genommen werden. Die Reinheit der organischen Linker sollte durch 1 H-NMR vor Beginn der Synthese bestätigt werden, da die Gegenwart selbst kleiner Mengen an Verunreinigungen ist bekannt, dass die Kristallisation vollständig verhindern oder führen zur Bildung unerwünsc...

Metall-organische Gerüste (MOFs) sind eine Klasse von kristallinen Koordinationspolymeren, bestehend aus Metallbasis Knoten (zB Zn 2 +, Zn 4 O 6 +, Zr 6 O 4 (OH) 4 12 +, Cr 3 (H 2 O ) 2 von 6 +, Zn 2 (COO) 4) durch organische Linker verbunden (zB, Di-, Tri-, Tetra-und hexacarboxylate, imidazolates 1, Dipyridyle, siehe Abbildung 1) 2 Ihre hochgeordneten (und damit zugänglich. hohe Charakterisierung) Strukturen, kombiniert mit ihrer außergewöhnlichen Oberflächen (Erreichen 7.000 m 2 / g) 3 verleihen sie mit dem Potenzial als attraktive Kandidaten für eine ganze Reihe von Anwendungen, die von Wasserstoffspeicher 4 und Kohlenstoffabscheidung 5,6 Katalyse, 7,8 Erfassen 9,10 und leichte Ernte. 11 Nicht überraschend, MOFs haben eine große Menge an inte ausgelöstRuhe in der Wissenschaft und Werkstofftechnik Gemeinschaften; die Zahl der Publikationen auf MOFs in Peer-Review-Zeitschriften hat zugenommen exponentiell in den letzten zehn Jahren mit 1.000-1.500 Artikel derzeit pro Jahr. Die Synthese von MOFs mit wünschenswerten Eigenschaften, wirft jedoch eine Reihe von Herausforderungen. Ihre Hauptanziehungspunkt, nämlich ihre außergewöhnliche Porosität in der Tat ausgehen können, für bestimmte MOFs, eines der größten Hindernisse für ihre erfolgreiche Entwicklung. Innerhalb der Rahmenbedingungen dieser Materialien die großen leeren Raum vorhanden ändert nichts an ihrer thermodynamischen Stabilität; Als Ergebnis wird, wenn MOFs werden de novo synthetisiert (dh durch solvothermally Umsetzen der Metallvorläufer und organischen Linkern in einem Schritt), ihre einzelnen Bausteine ​​oft dazu neigen, in dichter zusammenzubauen, weniger porös (und weniger wünschenswert, für einige Anwendungen wie beispielsweise Gasspeicher)-Analoga. 12. Nach dem Eingriff zu reproducibly erhalten die Rahmen wünschenswert Topologie entwickelt worden ist, muss der MOF, um ihre Anwendung in Prozessen, Gassorption erfordern ermöglichen behandelt werden. Seit MOFs werden in einer Lösung synthetisiert, sind die Käfige und Kanäle der neu gewachsenen MOF-Kristalle in der Regel voll von den hochsiedenden Lösungsmittel als Reaktionsmedium verwendet werden; die Entfernung des Lösungsmittels ohne Induktion der Zusammenbruch der Rahmen unter der Kapillarkräfte erfordert eine Reihe von Fachverfahren als &quot;MOF-Aktivierung&quot; bekannt. 13. Schließlich, um die Reinheit des Endprodukts zu gewährleisten und schlüssigen Studien der grundlegenden Eigenschaften, MOFs ermöglichen müssen konsequent auf ihre Synthese charakterisiert werden. Angesichts der Tatsache, dass MOFs sind Koordinationspolymere, die in herkömmlichen Lösungsmitteln sehr gut löslich sind, dieses Verfahren häufig mit mehreren Techniken besonders für diese Klasse von Materialien. Viele dieser Verfahren beruhen auf Röntgenbeugung (XRD), die einzigartig ist Suited, um High-Level-Charakterisierung dieser kristallinen Materialien. Typischerweise MOF-Synthese in der so genannten De-novo-Mode beschäftigt Eintopf solvothermale Reaktionen zwischen den Metallvorstufen (anorganische Salze) und die organischen Linker. Dieses Verfahren hat mehrere Einschränkungen, da es nur wenig Kontrolle über die Anordnung der MOF-Komponenten in den Rahmen, und das erhaltene Produkt nicht immer die gewünschte Topologie besitzen. Ein einfach zu Ansatz, ermöglicht Umgehung der Probleme mit der de novo-Synthese verbunden MOF umzusetzen ist lösungsmittelunterstützten Linker Austausch (Verkauf, Abbildung 2). 14-16 Dieses Verfahren beinhaltet das Aussetzen leicht erhältlich MOF-Kristalle zu einer konzentrierten Lösung der gewünschten Linker, bis die Tochter Linker vollständig ersetzen diejenigen der Eltern. Die Reaktion läuft in einem einzigen Kristall-zu-Einkristall-Mode - das ist trotz der Ersatz der Linker WitzHin den Rahmen, das Material behält die Topologie des ursprünglichen Mutter MOF. VERKAUF Wesentlichen ermöglicht die Synthese von MOFs mit Linker-Topologie-Kombinationen, die schwer zugänglich sind de novo. Bisher wurde diese Methode bereits erfolgreich implementiert, um verschiedene synthetische MOF Herausforderungen wie die Kontrolle über Verkettung, 17 Ausbau der MOF Käfige, 18,19 Synthese von hohen Energie Polymorphe 20, Entwicklung von katalytisch aktiven Materialien 20,21 und Website-Isolation zu überwinden reaktive Reagenzien zu schützen. 22 Frisch synthetisierten MOFs haben fast immer Kanäle mit der während ihrer Synthese verwendeten Lösungsmittel gefüllt. Dieses Lösungsmittel benötigt, um von den Rahmenbedingungen entfernt werden, um die Vorteile ihrer Gassorptionseigenschaften nehmen. Herkömmlicherweise wird dies erreicht durch ein) Austausch des Lösungsmittels in den Kanälen (in der Regel ein hochsiedendes Lösungsmittel, wie N, N &#39;Dimethylformamid, DMF) mit einem flüchtigen Lösungsmittel,wie Ethanol oder Dichlormethan, durch Einweichen der MOF-Kristalle in dem Lösungsmittel der Wahl, b) Erwärmen der MOF-Kristalle im Vakuum über längere Zeiten, um das Lösungsmittel zu evakuieren, oder c) eine Kombination dieser beiden Techniken. Diese Aktivierungsmethoden sind jedoch nicht geeignet für viele der Hochfläche thermodynamisch fragile MOFs, die aus Rahmen Zusammenbruch unter solchen schwierigen Bedingungen leiden. Eine Technik, die Entfernung des Lösungsmittels aus den Käfigen des MOF kann, unter Vermeidung der Entstehung von umfangreichen Rahmen verdecken, ist die Aktivierung durch überkritische Trocknung CO 2. 23 Bei diesem Verfahren wird das Lösungsmittel in der MOF-Struktur mit flüssigem CO 2 ersetzt. Das CO 2 wird anschließend erwärmt und unter Druck über seinen überkritischen Punkt, und schließlich erlaubt, den Rahmen zu verdampfen. Da überkritischem CO 2 nicht Kapillarkräfte besitzen, ist dies weniger Aktivierungsbehandlung zwingen als herkömmliche Vakuumwärme von MOFs und hataktiviert den Zugriff auf die meisten der Ultrahoch Brunauer-Emmett-Teller (BET)-Oberflächen, die bisher veröffentlicht wurden, einschließlich der MOF mit dem Meister-Oberfläche. 3,24,25 In diesem Beitrag beschreiben wir die de novo Synthese eines repräsentativen leicht zugänglich MOF, die als eine gute Vorlage zum Verkauf Reaktionen dient -. Dem Säulen-Schaufelrad-Rahmen-Br YOMOF 26 seiner langen und relativ schwach gebundenen N, N&#39;-Di-4 -pyridylnaphthalenetetracarboxydiimide (Dpnl) Säulen ohne weiteres mit meso -1,2-di (4-pyridyl) -1,2-Ethandiol (DPed), um eine isostrukturelle MOF SALEM-5 produzieren (Abbildung 2). 18 Außerdem erläutern wir ausgetauscht werden die Schritte, die ergriffen werden müssen, um SALEM-5 von überkritischem CO 2 Trocknung zu aktivieren und erfolgreich sammeln seine N 2-Isotherme und seine BET-Oberfläche zu erhalten. Wirbeschreiben auch verschiedene Techniken zugehörigen MOF Charakterisierung, wie Röntgenkristallographie und 1 H-NMR-Spektroskopie (NMR).

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="352">
	<tbody>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:88px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:88px;">Company</td>
			<td style="width:88px;">Catalog number</td>
			<td style="width:88px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="85">
			<td height="85" style="height:85px;width:88px;">6&#8217;&#8217; Pasteur pipet</td>
			<td style="width:88px;">VWR</td>
			<td style="width:88px;">14673-010</td>
			<td style="width:88px;">For transferring MOF crystals</td>
		</tr>
		<tr height="127">
			<td height="127" style="height:127px;width:88px;">9&#8217;&#8217; Pasteur pipet</td>
			<td style="width:88px;">VWR</td>
			<td style="width:88px;">14673-043</td>
			<td style="width:88px;">For separating liquid solution from MOF crystals</td>
		</tr>
		<tr height="85">
			<td height="85" style="height:85px;width:88px;">1-dram vials</td>
			<td style="width:88px;">VWR</td>
			<td style="width:88px;"></td>
			<td style="width:88px;">For preparation of NMR samples</td>
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:88px;">2-dram vials</td>
			<td style="width:88px;">VWR</td>
			<td style="width:88px;">66011-088</td>
			<td style="width:88px;">For small-scale SALE reactions</td>
		</tr>
		<tr height="106">
			<td height="106" style="height:106px;width:88px;">4-dram vials</td>
			<td style="width:88px;">VWR</td>
			<td style="width:88px;">66011-121</td>
			<td style="width:88px;">For de novo pillared-paddlewheel MOF synthesis</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:88px;">NMR tube Grade 7</td>
			<td style="width:88px;">VWR</td>
			<td style="width:88px;">897235-0000</td>
			<td style="width:88px;"></td>
		</tr>
		<tr height="85">
			<td height="85" style="height:85px;width:88px;">NMR instrument Avance III 500 MHz</td>
			<td style="width:88px;">Bruker</td>
			<td style="width:88px;">N/A</td>
			<td style="width:88px;"></td>
		</tr>
		<tr height="85">
			<td height="85" style="height:85px;width:88px;">Oven</td>
			<td style="width:88px;">VWR</td>
			<td style="width:88px;">414004-566</td>
			<td style="width:88px;">For solvothermal MOF reactions</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:88px;">Sonicator</td>
			<td style="width:88px;">Branson</td>
			<td style="width:88px;">3510-DTH</td>
			<td style="width:88px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:88px;">Balance</td>
			<td style="width:88px;">Mettler-Toledo</td>
			<td style="width:88px;">XS104</td>
			<td style="width:88px;"></td>
		</tr>
		<tr height="78">
			<td height="100" rowspan="2" style="height:101px;width:88px;">Superctitical CO2 dryer</td>
			<td rowspan="2" style="width:88px;">Tousimis&#8482; Samdri&#174;</td>
			<td rowspan="2" style="width:88px;">8755B</td>
			<td rowspan="2" style="width:88px;">For activation of pillared-paddlewheel MOFs</td>
		</tr>
		<tr height="22">
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:88px;">Activation dish</td>
			<td style="width:88px;">N/A</td>
			<td style="width:88px;">N/A</td>
			<td style="width:88px;"></td>
		</tr>
		<tr height="148">
			<td height="148" style="height:148px;width:88px;">Tristar II 3020</td>
			<td style="width:88px;">Micromeritics</td>
			<td style="width:88px;">N/A</td>
			<td style="width:88px;">For collection of gas isotherms/measurement of BET surface area</td>
		</tr>
		<tr height="211">
			<td height="211" style="height:211px;width:88px;">X-ray diffractometer</td>
			<td style="width:88px;">Bruker</td>
			<td style="width:88px;">N/A</td>
			<td style="width:88px;">Kappa geometry goniometer, CuK&#945; radiation and Powder-diffraction data collection plugin.</td>
		</tr>
		<tr height="106">
			<td height="106" style="height:106px;width:88px;">Capillary tubes</td>
			<td style="width:88px;">Charles-Supper</td>
			<td style="width:88px;">Boron-Rich BG07&#160;</td>
			<td style="width:88px;">Thin walled Boron Rich capillary 0.7mm diameter</td>
		</tr>
		<tr height="85">
			<td height="85" style="height:85px;width:88px;">Beeswax</td>
			<td style="width:88px;">Huber</td>
			<td style="width:88px;">WAX</td>
			<td style="width:88px;">sticky wax for specimen fixation</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:88px;">Modeling Clay</td>
			<td style="width:88px;">Van Aken</td>
			<td style="width:88px;">Plastalina</td>
			<td style="width:88px;"></td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:26px;width:88px;">CO2 (l)</td>
			<td style="width:88px;">N/A</td>
			<td style="width:88px;">N/A</td>
			<td style="width:88px;"></td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:26px;width:88px;">N2 (l)</td>
			<td style="width:88px;">N/A</td>
			<td style="width:88px;">N/A</td>
			<td style="width:88px;"></td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:26px;width:88px;">N2 (g)</td>
			<td style="width:88px;">N/A</td>
			<td style="width:88px;">N/A</td>
			<td style="width:88px;"></td>
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:88px;">DMF</td>
			<td style="width:88px;">VWR</td>
			<td style="width:88px;">MK492908</td>
			<td style="width:88px;">For MOF reactions and storage</td>
		</tr>
		<tr height="106">
			<td height="106" style="height:106px;width:88px;">Ethanol</td>
			<td style="width:88px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:88px;">459844</td>
			<td style="width:88px;">For solvent exchange before supercritical drying</td>
		</tr>
		<tr height="51">
			<td height="51" style="height:51px;width:88px;">Zn(NO3)2 &#215; 6 H2O</td>
			<td style="width:88px;">Fluka</td>
			<td style="width:88px;">96482</td>
			<td style="width:88px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:88px;">dped</td>
			<td style="width:88px;">TCI</td>
			<td style="width:88px;">D0936</td>
			<td style="width:88px;"></td>
		</tr>
		<tr height="85">
			<td height="85" style="height:85px;width:88px;">dpni</td>
			<td style="width:88px;"></td>
			<td style="width:88px;"></td>
			<td style="width:88px;">Synthesized according to a published procedure</td>
		</tr>
		<tr height="85">
			<td height="85" style="height:85px;width:88px;">Br-tcpb</td>
			<td style="width:88px;"></td>
			<td style="width:88px;"></td>
			<td style="width:88px;">Synthesized according to a published procedure</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:88px;">D2SO4</td>
			<td style="width:88px;">Cambridge Isotopes</td>
			<td style="width:88px;">DLM-33-50</td>
			<td style="width:88px;">For MOF NMR</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:88px;">d6-DMSO</td>
			<td style="width:88px;">Cambridge Isotopes</td>
			<td style="width:88px;">DLM-10-100</td>
			<td style="width:88px;">For MOF NMR</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

synthesis and characterization of functionalized metal-organic frameworks

Metall-organische Gerüste haben außergewöhnliche Mengen von Forschungs Aufmerksamkeit erregt, wie sie sind attraktive Kandidaten für zahlreiche industrielle und technologische Anwendungen. Ihre Unterschrift Eigenschaft ist ihr ultra Porosität, die jedoch vermittelt eine Reihe von Herausforderungen, wenn es darum geht, sowohl den Bau ihnen und mit ihnen zu arbeiten. Befestigungs gewünschten MOF chemische und physikalische Funktionalität durch Linker / Knotenanordnung in einem hochporösen Rahmen der Wahl kann Schwierigkeiten bereiten, da weniger poröse und thermodynamisch stabile Analoga (zB andere kristalline Polymorphe, verkettet Analoga) sind häufig bevorzugt durch herkömmliche Syntheseverfahren erhalten werden. Sobald das gewünschte Produkt erhalten, dessen Charakterisierung erfordert oft spezielle Techniken, die sich potenziell aus Adresse Komplikationen aus, zum Beispiel, Gäste-Molekül Verlust oder Vorzugsorientierung Mikrokristallite. Schließlich Zugriff auf die großen Hohlräume im Inneren der MOFs für den Einsatz in Applikationen, die Gase handeln kann problematisch sein, da Rahmenbedingungen unterliegen können beim Entfernen von Lösungsmittelmolekülen (Reste von Solvothermalsynthese) kollabieren. In diesem Beitrag beschreiben wir die Synthese und Charakterisierung Methoden routinemäßig in unserem Labor entweder zu lösen oder zu umgehen diese Probleme ausgenutzt. Die Verfahren umfassen Lösungsmittel-Austauschförder Linker, Pulver-Röntgenbeugung in Kapillaren und Materialien Aktivierung (Hohlraum Evakuierung) durch überkritisches CO 2 Trocknen. Schließlich stellen wir ein Protokoll für die Bestimmung eines geeigneten Druckbereichs für die Anwendung des Brunauer-Emmett-Teller-Analyse auf Stickstoff-Isothermen, so Oberfläche MOFs mit guter Genauigkeit zu bestimmen.

Die Verwendung von HCl während MOF-Synthese ist oft vorteilhaft für das Wachstum von qualitativ hochwertigen MOF-Kristallen. Wie es verlangsamt die Deprotonierung der Carbonsäureester (und die Bindung der Linker an die Metallzentren), fördert sie das Wachstum größerer Kristalle und verhindert die Bildung von amorphen und polykristallinen Phasen, die sich bilden können, wenn man die Reaktion schneller ablaufen. In der Tat, wie es in 3 zu sehen ist, sind die Säulen-Schaufelrad MOFs, die während d...

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Synthesis and Characterization of Functionalized Metal-organic Frameworks

Synthese, Aktivierung und Charakterisierung von absichtlich ausgelegt metall-organischen Gerüstmaterialien ist eine Herausforderung, vor allem, wenn die Bausteine ​​nicht kompatibel sind oder unerwünschte Polymorphe sind thermodynamisch über gewünschte Formen begünstigt. Wir beschreiben, wie Anwendungen von Lösungsmittel-unterstützte Linker Austausch, Pulver-Röntgenbeugung in Kapillaren und Aktivierung über kritischem CO 2 Trocknen, können einige dieser Herausforderungen zu begegnen.

Synthese und Charakterisierung von funktionalisierten Metall-organische Gerüste

Metal-organic frameworks have attracted extraordinary amounts of research attention, as they are attractive candidates for numerous industrial and ...

synthesis-characterization-functionalized-metal-organic

Research

JoVE Journal

Chemistry

47.9K Aufrufe.  Northwestern University.  Synthese, Aktivierung und Charakterisierung von absichtlich ausgelegt metall-organischen Gerüstmaterialien ist eine Herausforderung, vor allem, wenn die Bausteine ​​nicht kompatibel sind oder unerwünschte Polymorphe sind thermodynamisch über gewünschte Formen begünstigt. Wir beschreiben, wie Anwendungen von Lösungsmittel-unterstützte Linker Austausch, Pulver-Röntgenbeugung in Kapillaren und Aktivierung über kritischem CO 2 Trocknen, könn...

Serie: Synthesis and Characterization of Functionalized Metal-organic Frameworks

Preparation of Hydrophobic Metal-Organic Frameworks via Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition of Perfluoroalkanes for the Removal of Ammonia

Plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) of perfluoroalkanes has long been studied for tuning the wetting properties of surfaces. For high surface area microporous materials, such as metal-organic frameworks (MOFs), unique challenges present themselves for PECVD treatments. Herein the protocol for development of a MOF that was previously unstable to humid conditions is presented. The protocol describes the synthesis of Cu-BTC (also known as HKUST-1), the treatment of Cu-BTC with PECVD of perfluoroalkanes, the aging of materials under humid conditions, and the subsequent ammonia microbreakthrough experiments on milligram quantities of microporous materials. Cu-BTC has an extremely high surface area (~1,800 m2/g) when compared to most materials or surfaces that have been previously treated by PECVD methods. Parameters such as chamber pressure and treatment time are extremely important to ensure the perfluoroalkane plasma penetrates to and reacts with the inner MOF surfaces. Furthermore, the protocol for ammonia microbreakthrough experiments set forth here can be utilized for a variety of test gases and microporous materials.

Herein the procedures for plasma enhanced chemical vapor deposition of perfluoroalkanes on microporous materials such as metal-organic frameworks to enhance their stability and hydrophobicity are described. Furthermore, breakthrough testing of milligram quantities of samples is described in detail.

Herstellung von hydrophoben Metall-organische Gerüste über Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition von Perfluoralkanen für die Beseitigung von Ammoniak

Plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) of perfluoroalkanes has long been studied for tuning the wetting properties of surfaces. For high ...

Forschung

Chemie

Synthesis of a Water-soluble Metal&#8211;Organic Complex Array

We demonstrate a method for the synthesis of a water-soluble multimetallic peptidic array containing a predetermined sequence of metal centers such as Ru(II), Pt(II), and Rh(III). The compound, named as a water-soluble metal-organic complex array (WSMOCA), is obtained through 1) the conventional solution-chemistry-based preparation of the corresponding metal complex monomers having a 9-fluorenylmethyloxycarbonyl (Fmoc)-protected amino acid moiety and 2) their sequential coupling together with other water-soluble organic building units on the surface-functionalized polymeric resin by following the procedures originally developed for the solid-phase synthesis of polypeptides, with proper modifications. Traces of reactions determined by mass spectrometric analysis at the representative coupling steps in stage 2 confirm the selective construction of a predetermined sequence of metal centers along with the peptide backbone. The WSMOCA cleaved from the resin at the end of stage 2 has a certain level of solubility in aqueous media dependent on the pH value and/or salt content, which is useful for the purification of the compound.

Synthesis of a Water-soluble Metal&amp;#8211;Organic Complex Array

A potential general method for the synthesis of water-soluble multimetallic peptidic arrays containing a predetermined sequence of metal centers is presented.

Synthese eines wasserlöslichen Metall-organische Komplexe Array

We demonstrate a method for the synthesis of a water-soluble multimetallic peptidic array containing a predetermined sequence of metal centers such as ...

Surface Functionalization of Metal-Organic Frameworks for Improved Moisture Resistance

Metal-organic frameworks (MOFs) are a class of porous inorganic materials with promising properties in gas storage and separation, catalysis and sensing. However, the main issue limiting their applicability is their poor stability in humid conditions. The common methods to overcome this problem involve the formation of strong metal-linker bonds by using highly charged metals, which is limited to a number of structures, the introduction of alkylic groups to the framework by post-synthetic modification (PSM) or chemical vapour deposition (CVD) to enhance overall hydrophobicity of the framework. These last two usually provoke a drastic reduction of the porosity of the material. These strategies do not permit to exploit the properties of the MOF already available and it is imperative to find new methods to enhance the stability of MOFs in water while keeping their properties intact. Herein, we report a novel method to enhance the water stability of MOF crystals featuring Cu2(O2C)4&#160;paddle-wheel units, such as HKUST (where HKUST stands for Hong Kong University of Science &#38; Technology), with the catechols functionalized with alkyl and fluoro-alkyl chains. By taking advantage of the unsaturated metal sites and the catalytic catecholase-like activity of CuII ions, we are able to create robust hydrophobic coatings through the oxidation and subsequent polymerization of the catechol units on the surface of the crystals under anaerobic and water-free conditions without disrupting the underlying structure of the framework. This approach not only affords the material with improved water stability but also provides control over the function of the protective coating, which enables the development of functional coatings for the adsorption and separations of volatile organic compounds. We are confident that this approach could also be extended to other unstable MOFs featuring open metal sites.

Robust functional catechol coatings were produced in one step by direct reaction of the material known as HKUST with synthetic catechols under anaerobic conditions. The formation of homogeneous coatings surrounding the entire crystal is ascribed to the biomimetic catalytic activity of Cu(II) dimers on the external surface of the crystals.

Oberfläche Funktionalisierung der Metall-organischen Frameworks für verbesserte Feuchtigkeitsbeständigkeit

Metal-organic frameworks (MOFs) are a class of porous inorganic materials with promising properties in gas storage and separation, catalysis and sensing. ...

Development of Heterogeneous Enantioselective Catalysts using Chiral Metal-Organic Frameworks (MOFs)

Substrate size discrimination by the pore size and homogeneity of the chiral environment at the reaction sites are important issues in the validation of the reaction site in metal-organic framework (MOF)&#8211;based catalysts in an enantioselective catalytic reaction system. Therefore, a method of validating the reaction site of MOF-based catalysts is necessary to investigate this issue. Substrate size discrimination by pore size was accomplished by comparing the substrate size versus the reaction rate in two different types of carbonyl-ene reactions with two kinds of MOFs. The MOF catalysts were used to compare the performance of the two reaction types (Zn-mediated stoichiometric and Ti-catalyzed carbonyl-ene reactions) in two different media. Using the proposed method, it was observed that the entire MOF crystal participated in the reaction, and the interior of the crystal pore played an important role in exerting chiral control when the reaction was stoichiometric. Homogeneity of the chiral environment of MOF catalysts was established by the size control method for a particle used in the Zn-mediated stoichiometric reaction system. The protocol proposed for the catalytic reaction revealed that the reaction mainly occurred on the catalyst surface regardless of the substrate size, which reveals the actual reaction sites in MOF-based heterogeneous catalysts. This method for reaction site validation of MOF catalysts suggests various considerations for developing heterogeneous enantioselective MOF catalysts.

Development of Heterogeneous Enantioselective Catalysts using Chiral Metal-Organic Frameworks MOFs

Here, we present a protocol for active site validation of metal-organic framework catalysts by comparing stoichiometric and catalytic carbonyl-ene reactions to find out whether a reaction takes place on the inner or outer surface of metal-organic frameworks.

Entwicklung heterogener enantioselektiver Katalysatoren mit Chiral Metal-Organic Frameworks (MOFs)

Substrate size discrimination by the pore size and homogeneity of the chiral environment at the reaction sites are important issues in the validation of ...

Synthesis of Single-Crystalline Core-Shell Metal-Organic Frameworks

Because of their designability and unprecedented synergistic effects, core-shell metal-organic frameworks (MOFs) have been actively examined recently. However, the synthesis of single-crystalline core-shell MOFs is very challenging, and thus a limited number of examples have been reported. Here, we suggest a method of synthesizing single-crystalline HKUST-1@MOF-5 core-shells, which is HKUST-1 at the center of MOF-5. Through the computational algorithm, this pair of MOFs was predicted to have the matched lattice parameters and chemical connection points at the interface. To construct the core-shell structure, we prepared the octahedral- and cubic-shaped HKUST-1 crystals as a core MOF, in which the (111) and (001) facets were mainly exposed, respectively. Via the sequential reaction, the MOF-5 shell was well-grown on the exposed surface, showing a seamless connect interface, which resulted in the successful synthesis of single-crystalline HKUST-1@MOF-5. Their pure phase formation was proved by optical microscopic images and powder X-ray diffraction (PXRD) patterns. This method presents the potential of and insights into the single-crystalline core-shell synthesis with different kinds of MOFs.

Here, we demonstrate a protocol for the two-step synthesis of single-crystalline core-shells using a non-isostructural metal-organic framework (MOF) pair, HKUST-1 and MOF-5, which have well-matched crystal lattices.

Synthese von einkristallinen metallorganischen Kern-Schale-Gerüstverbindungen

Because of their designability and unprecedented synergistic effects, core-shell metal-organic frameworks (MOFs) have been actively examined recently. ...

A Technical Guide for Performing Spectroscopic Measurements on Metal-Organic Frameworks

Metal-organic frameworks (MOFs) offer a unique platform to understand light-driven processes in solid-state materials, given their high structural tunability. However, the progression of MOF-based photochemistry has been hindered by the difficulty in spectrally characterizing these materials. Given that MOFs are typically larger than 100 nm in size, they are prone to excessive light scatter, thereby rendering data from valuable analytical tools like transient absorption and emission spectroscopy nearly uninterpretable. To gain meaningful insights of MOF-based photo-chemical and physical processes, special consideration must be taken toward properly preparing MOFs for spectroscopic measurements, as well as the experimental setups that garner higher quality data. With these considerations in mind, the present guide provides a general approach and set of guidelines for the spectroscopic investigation of MOFs. The guide addresses the following key topics: (1) sample preparation methods, (2) spectroscopic techniques/measurements with MOFs, (3) experimental setups, (3) control experiments, and (4) post-run stability characterization. With appropriate sample preparation and experimental approaches, pioneering advancements toward the fundamental understanding of light-MOF interactions are significantly more attainable.

Here, we use a polymer stabilizer to prepare metal-organic framework (MOF) suspensions that exhibit markedly decreased scatter in their ground-state and transient absorption spectra. With these MOF suspensions, the protocol provides various guidelines to characterize the MOFs spectroscopically to yield interpretable data.

Ein technischer Leitfaden für die Durchführung spektroskopischer Messungen an metallorganischen Gerüstverbindungen

Metal-organic frameworks (MOFs) offer a unique platform to understand light-driven processes in solid-state materials, given their high structural ...

Synthese von niedervalenten MOFs aus multitopic Phosphin-Linkern

Experimental Approaches for the Synthesis of Low-Valent Metal-Organic Frameworks from Multitopic Phosphine Linkers

Metal-organic frameworks (MOFs) are the subject of intense research focus due to their potential applications in gas storage and separation, biomedicine, energy, and catalysis. Recently, low-valent MOFs (LVMOFs) have been explored for their potential use as heterogeneous catalysts, and multitopic phosphine linkers have been shown to be a useful building block for the formation of LVMOFs. However, the synthesis of LVMOFs using phosphine linkers requires conditions that are distinct from those in the majority of the MOF synthetic literature, including the exclusion of air and water and the use of unconventional modulators and solvents, making it somewhat more challenging to access these materials. This work serves as a general tutorial for the synthesis of LVMOFs with phosphine linkers, including information on the following: 1) the judicious choice of the metal precursor, modulator, and solvent; 2) the experimental procedures, air-free techniques, and required equipment; 3) the proper storage and handling of the resultant LVMOFs; and 4) useful characterization methods for these materials. The intention of this report is to lower the barrier to this new subfield of MOF research and facilitate advancements toward novel catalytic materials.

Autor im Fokus: Experimentelle Ansätze zur Synthese niedervalenter metallorganischer Gerüste aus multitopic Phosphin-Linkern  

Here, we describe a protocol for the synthesis of low-valent metal-organic frameworks (LVMOFs) from low-valent metals and multitopic phosphine linkers under air-free conditions. The resulting materials have potential applications as heterogeneous catalyst mimics of low-valent metal-based homogeneous catalysts.

Experimentelle Ansätze zur Synthese niederwertiger metallorganischer Gerüstverbindungen aus multitopischen Phosphin-Linkern

Metal-organic frameworks (MOFs) are the subject of intense research focus due to their potential applications in gas storage and separation, biomedicine, ...

Magnetometrische Charakterisierung redoxaktiver MOFs Festkörperelektrochemie

Magnetometric Characterization of Intermediates in the Solid-State Electrochemistry of Redox-Active Metal-Organic Frameworks

Electrochemical energy storage has been a widely discussed application of redox-active metal-organic frameworks (MOFs) in the past 5 years. Although MOFs show outstanding performance in terms of gravimetric or areal capacitance and cyclic stability, unfortunately their electrochemical mechanisms are not well understood in most cases. Traditional spectroscopic techniques, such as X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and X-ray absorption fine structure (XAFS), have only provided vague and qualitative information about valence changes of certain elements, and the mechanisms proposed based on such information are often highly disputable. In this article, we report a series of standardized methods, including the fabrication of solid-state electrochemical cells, electrochemistry measurements, the disassembly of cells, the collection of MOF electrochemical intermediates, and physical measurements of the intermediates under the protection of inert gases. By using these methods for quantitatively clarifying the electronic and spin state evolution within a single electrochemical step of redox-active MOFs, one can provide clear insight into the nature of electrochemical energy storage mechanisms not only for MOFs, but also for all other materials with strongly correlated electronic structures.

Autor im Rampenlicht: Magnetometrische Charakterisierung von Zwischenprodukten in der Festkörperelektrochemie redoxaktiver metallorganischer Gerüste  

Ex situ magnetic surveys can directly provide bulk and local information on a magnetic electrode to reveal its charge storage mechanism step by step. Herein, electron spin resonance (ESR) and magnetic susceptibility are demonstrated to monitor the evaluation of paramagnetic species and their concentration in a redox-active metal-organic framework (MOF).

Magnetometrische Charakterisierung von Zwischenprodukten in der Festkörperelektrochemie redoxaktiver metallorganischer Gerüstverbindungen

Electrochemical energy storage has been a widely discussed application of redox-active metal-organic frameworks (MOFs) in the past 5 years. Although MOFs ...