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Dans cet article

  • Résumé
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  • Introduction
  • Protocole
  • Résultats
  • Discussion
  • Déclarations de divulgation
  • Remerciements
  • matériels
  • Références
  • Réimpressions et Autorisations

Résumé

Un protocole pour la synthèse et la caractérisation de monocouches de structure métallo-organique auto-assemblées est fourni à l’aide de cristaux de structure métallo-organique (MOF) greffés de polymères. La procédure montre que les particules de MOF greffées de polymère peuvent être auto-assemblées à une interface air-eau, ce qui donne des structures monocouches bien formées, autoportantes, comme en témoigne l’imagerie par microscopie électronique à balayage.

Résumé

Les cadres métallo-organiques (MOF) sont des matériaux ayant des applications potentielles dans des domaines tels que l’adsorption et la séparation de gaz, la catalyse et la biomédecine. Les tentatives visant à améliorer l’utilité des MOF ont impliqué la préparation de divers composites, y compris des MOF greffés à des polymères. En greffant directement des polymères sur la surface externe des MOF, les problèmes d’incompatibilité entre les polymères et les MOF peuvent être surmontés. Les brosses polymères greffées à la surface des MOF peuvent servir à stabiliser le MOF tout en permettant l’assemblage de particules en monocouches de cadre métallo-organique (SAMM) auto-assemblées via des interactions polymère-polymère.

Le contrôle de la composition chimique et du poids moléculaire du polymère greffé peut permettre d’ajuster les caractéristiques SAMM. Dans ce travail, des instructions sont fournies sur la façon d’immobiliser un agent de transfert en chaîne (CTA) sur la surface du MOF UiO-66 (UiO = Universitetet i Oslo). Le CTA sert de sites d’initiation pour la croissance des polymères. Une fois que les chaînes polymères sont développées à partir de la surface du MOF, la formation de SAMM est obtenue par auto-assemblage à une interface air-eau. Les SAMM résultants sont caractérisés et démontrés comme étant autonomes par imagerie par microscopie électronique à balayage. Les méthodes présentées dans cet article devraient rendre la préparation des SAMM plus accessible à la communauté des chercheurs et ainsi élargir leur utilisation potentielle en tant que composite MOF-polymère.

Introduction

Les cadres métallo-organiques (MOF) sont des matériaux cristallins et poreux qui offrent de grandes surfaces tout en étant facilement accordables par des modifications des ligands organiques ou des nœuds métalliques 1,2. Les MOF sont construits à partir de deux composants : un ligand organique et des ions métalliques (ou amas d’ions métalliques appelés unités de construction secondaires). Les MOF ont été étudiés pour le stockage de produits chimiques (par exemple, les gaz), les séparations, la catalyse, la détection et l’administration de médicaments. Généralement, les MOF sont synthétisés sous forme de poudres cristallines ; Cependant, pour faciliter la manipulation dans de nombreuses applications, la formulation dans d’autres facteurs de forme est souhaitable si elle n’est pas nécessaire 3,4. Par exemple, les membranes à matrice mixte (MMM) de MOF avec des polymères ont été signalées comme un composite particulièrement utile de MOF et de polymères5. Cependant, dans certains cas, les MMM peuvent avoir des limites en raison de l’incompatibilité/immiscibilité entre le MOF et les composants polymères 5,6. Par conséquent, des stratégies ont été explorées pour incorporer la greffe de polymère directement sur les particules de MOF pour former des MOF greffés de polymère.

Les nanoparticules inorganiques et métalliques présentent un comportement unique en termes de propriétés optiques, magnétiques, catalytiques et mécaniques 7,8. Cependant, ils ont tendance à s’agréger facilement après la synthèse, ce qui peut entraver leur aptitude au traitement. Pour améliorer leur aptitude au traitement, des chaînes de polymères peuvent être greffées sur la surface des particules9. Les nanoparticules à haute densité de greffage offrent une excellente dispersion et stabilité en raison des interactions enthalpiques favorables entre les polymères de surface et les interactions solvant et répulsion entropique entre les particules10. La greffe de polymères sur des surfaces de particules peut être réalisée par diverses stratégies11. L’approche la plus simple est la stratégie de « greffage » de particules, où des groupes fonctionnels, tels que les thiols ou les acides carboxyliques, sont introduits aux extrémités des chaînes polymères pour se lier directement à la nanoparticule. Lorsque des groupes chimiques complémentaires, tels que des hydroxyles ou des époxydes, sont présents à la surface des particules, des chaînes polymères peuvent être greffées sur ces groupes par des approches chimiques covalentes12,13. La méthode de polymérisation initiée par la surface consiste à ancrer des initiateurs ou des agents de transfert de chaîne (CTA) à la surface de nanoparticules, puis à faire croître des chaînes de polymères à la surface de la particule par polymérisation initiée en surface. Cette méthode permet souvent d’obtenir une densité de greffage plus élevée que l’approche « greffage à ». De plus, le greffage permet la synthèse de copolymères séquencés, élargissant ainsi la diversité des structures polymères qui peuvent être immobilisées à la surface d’une particule.

Des exemples de greffe de polymère sur des particules de MOF ont commencé à émerger, principalement axés sur l’installation de sites de polymérisation sur les ligands organiques du MOF. Dans une étude récente publiée par Shojaei et ses collègues, des groupes vinyle ont été attachés de manière covalente aux ligands du MOF UiO-66-NH2 à base de Zr(IV) (UiO = Universitetet i Oslo, où le ligand de l’acide téréphtalique contient un substituant aminé), suivi d’une polymérisation au méthacrylate de méthyle (MMA) pour créer des MOF greffés de polymère avec une densité de greffage élevée (Figure 1A)14. De même, Matzger et ses collègues ont fonctionnalisé les groupes amines sur des particules MOF-5 (alias IRMOF-3@MOF-5) avec des groupes 2-bromo-iso-butyle. En utilisant la polymérisation initiée par les groupes 2-bromo-iso-butyle, ils ont créé du PMMA@IRMOF-3@MOF-515 greffé de poly(méthacrylate de méthyle) (PMMA).

En plus de fonctionnaliser le ligand du MOF pour le greffage à partir de la polymérisation, de nouvelles méthodes qui créent des sites pour la greffe de polymère via la coordination avec les centres métalliques (alias SBU) du MOF ont également été explorées. Par exemple, un ligand qui peut se lier aux centres métalliques du MOF, tel que le catéchol (Figure 1B), peut être utilisé pour se coordonner avec les sites métalliques exposés à la surface du MOF. À l’aide d’un agent de transfert en chaîne fonctionnalisé par catéchol (cat-CTA, Figure 1B), la surface du MOF peut être fonctionnalisée et rendue apte à un greffage par polymérisation.

Récemment, la stratégie susmentionnée de synthèse des composites MOF-polymère a également été utilisée pour la création de monocouches MOF autonomes 16,17,18. Des MOF tels que UiO-66 et MIL-88B-NH2 (MIL = Materials of Institute Lavoisier) ont été fonctionnalisés en surface avec pMMA à l’aide d’une stratégie ligand-CTA (Figure 1B). Les particules de MOF greffées de polymères ont été auto-assemblées à une interface air-eau pour former des monocouches de cadre métallo-organique (SAMM) autoportantes et auto-assemblées d’une épaisseur de ~250 nm. La teneur en polymères de ces composites était de ~20 % en poids, ce qui indique que les SAMM contenaient une charge de ~80 % en poids de MOF. Des études de suivi ont montré que différents polymères vinyliques pouvaient être greffés sur UiO-66 pour produire des SAMM avec des caractéristiques différentes19. Des techniques analytiques telles que l’analyse thermogravimétrique (TGA), la diffusion dynamique de la lumière (DLS) et la chromatographie par perméation de gel (GPC) ont été utilisées pour calculer la hauteur de la brosse polymère et la densité de greffage des composites MOF-polymère greffés en surface.

Ici, la préparation de SAMM à partir d’UiO-66-pMA (pMA = poly(acrylate de méthyle)) est présentée. Pour la polymérisation de l’acrylate de méthyle (MA), l’acide 2-(dodécylthiocarbonothioylthio)-2-méthylpropionique (DDMAT, figure 1B) est utilisé comme CTA19. La fonctionnalisation des particules d’UiO-66 avec cat-DDMAT est essentielle pour la greffe de pMA. Le Cat-DDMAT peut être synthétisé par une procédure d’acylation en deux étapes à partir d’un CTA disponible dans le commerce et d’un chlorhydrate de dopamine19. Il est également crucial d’utiliser des particules UiO-66 de taille uniforme pour la formation réussie de SAMMs19 ; par conséquent, l’UiO-66 utilisé dans cette étude a été préparé à l’aide de la méthode d’addition continue20. La méthode de polymérisation utilisée pour former les particules de MOF greffées de polymère est le transfert de chaîne d’addition-fragmentation réversible photoinduit (RAFT) effectué sous une lumière LED bleue (à l’aide d’un photoréacteur construit en interne, Figure 2) avec un photocatalyseur tris(2-phénylpyridine)iridium (Ir(ppy)3). La polymérisation RAFT donne une dispersion de polymère exceptionnellement étroite qui peut être finement contrôlée. Le CTA libre est inclus pendant la réaction de polymérisation car le rapport entre l’agent de transfert et le monomère permet de contrôler le poids moléculaire pendant la polymérisation. La quantité d’agent de transfert de DDMAT cat-à la surface des particules de MOF est faible ; par conséquent, l’excès de CTA libre est ajouté et la quantité de monomère à utiliser est calculée sur la base de la quantité de CTA libre présente21. Après polymérisation, le polymère libre produit à partir du CTA libre est éliminé par lavage, ne laissant que l’UiO-66-pMA greffé au polymère. Par la suite, ce composite est dispersé dans du toluène à une forte concentration et utilisé pour former des SAMM à une interface air-eau.

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Protocole

1. Modification de surface de l’UiO-66 avec cat-DDMAT

  1. Remplacez le solvant d’UiO-66 du méthanol par de l’eau.
    1. Préparer l’UiO-66 dans du méthanol à une concentration de 20 mg/mL.
      REMARQUE : Selon Wang et al.20, l’UiO-66 homogène est lavé avec du DMF et du méthanol après la synthèse, puis stocké à l’état dispersé dans du méthanol.
    2. Transférer les 10 mL de suspension d’UiO-66 dans un tube à centrifuger conique de 15 mL à l’aide d’une pipette.
    3. Effectuer une centrifugation à environ 10 000 × g pendant 10 min, retirer le surnageant et ajouter 10 mL d’eau désionisée (DI).
      REMARQUE : Dans les cas où les particules ne se déposent pas complètement dans ces conditions, une étape de centrifugation supplémentaire de 10 minutes peut être effectuée.
    4. Redisperser les particules d’UiO-66 dans l’eau.
      REMARQUE : Pour une dispersion adéquate, l’utilisation de la sonication et du vortex (la vitesse maximale peut être utilisée) à température ambiante peut être nécessaire.
    5. Centrifuger à nouveau dans les mêmes conditions qu’à l’étape 1.1.3., ajouter 10 mL d’eau DI fraîche et redisperser.
  2. Dissoudre 10 mg de DDMAT de chat dans 5 mL de chloroforme.
    1. Peser 10 mg de DDMAT de chat dans un flacon de 20 mL.
    2. Ajouter 5 mL de chloroforme dans le flacon à l’aide d’un cylindre gradué.
    3. Fermez le flacon et le sonicate à température ambiante jusqu’à ce qu’une solution claire soit obtenue.
  3. Vortex la solution cat-DDMAT avec la solution UiO-66 pendant 3 min.
    1. Transférez séquentiellement la dispersion aqueuse d’UiO-66 de l’étape 1.1 et la solution cat-DDMAT de l’étape 1.2 dans un tube de centrifugation conique de 40 mL.
    2. Assurer un mélange suffisant en tourbillonnant pendant 3 min.
  4. Ajoutez 20 ml d’éthanol au mélange à l’aide d’un cylindre et agitez pour bien mélanger.
    REMARQUE : Un vortex supplémentaire peut être nécessaire pour un mélange correct.
  5. Soumettre le mélange à la centrifugation, laver avec 40 mL d’éthanol et le disperser dans 10 mL de DMSO pour le stockage.
    1. Centrifuger à environ 10 000 × g pendant 10 min, retirer le surnageant et ajouter 40 ml d’éthanol frais.
      REMARQUE : Dans les cas où les particules ne se déposent pas complètement dans ces conditions, une étape de centrifugation supplémentaire de 10 minutes peut être effectuée.
    2. Sonicate pour assurer une bonne redispersion.
    3. Centrifugez à nouveau dans les mêmes conditions qu’à l’étape 1.5.1, ajoutez 40 ml d’éthanol frais et redispersez.
      REMARQUE : Lors de la centrifugation, on peut observer que l’UiO-66 blanc à l’origine se transforme en jaune pâle, confirmant la fonctionnalisation avec DDMAT.
    4. Après une autre série de centrifugation, ajoutez 5 ml de DMSO dans le tube.
    5. Sonicez les particules pour obtenir une dispersion maximale et transférez-les dans un tube à centrifuger conique de 15 ml.
    6. Ajouter 5 ml de DMSO frais dans un tube de 50 ml pour disperser les particules restantes.
    7. Transférez la dispersion de DMSO dans le tube de 50 mL dans le tube de 15 mL pour la combiner avec la dispersion de DMSO d’origine.
    8. Mélangez par vortex et sonication, puis stockez l’échantillon.
      NOTE : La couleur jaune du cat-DDMAT permet d’observer la fonctionnalisation de surface par un changement de couleur des particules (Figure 3)

2. Polymérisation de l’acrylate de méthyle à partir de l’UiO-66-DDMAT

  1. À l’aide d’une pipette, transvaser 2 mL de dispersion UiO-66-DDMAT dans du DMSO dans une fiole à fond rond (RBF) de 10 mL.
    REMARQUE : Si la dispersion a été stockée pendant une période prolongée, elle peut être rendue uniforme à nouveau par vortex et sonication supplémentaires avant d’être transférée vers le RBF.
  2. Ajouter la solution mère du catalyseur Ir(ppy)3 et la solution mère DDMAT tout en remuant.
    1. Placez une barre d’agitation à l’intérieur du RBF et fixez-la sur une plaque d’agitation.
    2. Amorcer l’agitation et ajouter 12 μL de la solution mère d’Ir(ppy)3 (1 mg/mL dans du DMF) à l’aide d’une micropipette.
    3. Ajouter 0,45 mL de la solution mère de DDMAT (10 mg/mL dans du DMF) à l’aide d’une micropipette.
      REMARQUE : Les solutions mères d’Ir(ppy)3 et de DDMAT ont été préparées à l’avance à leurs concentrations respectives et conservées au réfrigérateur sur une échelle de 1 à 3 ml.
  3. Ajoutez 1,7 mL d’acrylate de méthyle dans un flacon de 20 mL et dissolvez-le dans 2 mL de DMSO frais à l’aide d’une micropipette.
    REMARQUE : La sonication peut être utilisée pour obtenir la formation d’une solution homogène.
  4. Ajouter lentement la solution goutte à goutte dans la fiole de réaction.
  5. Arrêtez de remuer, fermez le RBF avec un septum et dégazez pendant 15 min.
    1. Arrêtez de remuer et scellez solidement le RBF avec un septum.
    2. Connectez l’aiguille longue (dans la plage de 21 à 22G) à un collecteur d’alimentation en azote.
    3. Insérez la longue aiguille dans le septum pour atteindre la couche d’air interne du RBF.
    4. Insérez une aiguille courte (de l’ordre de 21 à 22 G) dans le septum pour créer une sortie.
    5. Ouvrez la valve d’azote et abaissez la longue aiguille au bas du RBF.
    6. Soulevez la longue aiguille après 15 minutes jusqu’à la couche d’air interne du RBF.
    7. Retirez d’abord l’aiguille courte, puis l’aiguille longue, en veillant à ce qu’aucun air extérieur ne pénètre dans le FBR.
    8. Fermez la vanne d’azote.
  6. Initier la réaction sous une source lumineuse LED bleue (λ = 455 nm).
    1. Placez un photoréacteur LED à lumière bleue construit en interne sur une plaque d’agitation.
      REMARQUE : Le photoréacteur a été construit à l’aide d’une bande lumineuse LED flexible étanche de 12 V (Figure 2).
    2. Connectez l’alimentation, vérifiez l’émission de lumière et couvrez la partie supérieure avec du papier d’aluminium pour éviter une exposition excessive à la lumière bleue.
      REMARQUE : Ne le scellez pas complètement pour permettre à la chaleur générée lors de la polymérisation de s’échapper.
    3. Recommencer à remuer.
  7. Éteignez la LED lorsque la viscosité de la solution réactionnelle augmente au point qu’elle ne peut plus être agitée.
  8. Ajouter l’excès d’acétone dans le RBF, diluer le mélange et transférer dans un tube de 50 ml.
    1. Retirez le septum du RBF et ajoutez de l’acétone pour remplir l’espace.
    2. Remuer pendant environ 1 h pour obtenir un mélange homogène.
    3. Transférer le mélange dans un tube à centrifuger conique de 50 ml.
    4. Ajoutez de l’acétone fraîche au RBF et remuez pendant une heure supplémentaire pour récupérer les produits restants.
    5. Transférez le mélange dans le RBF dans le tube de 50 mL pour le combiner avec le mélange recueilli au début.
  9. Remplissez jusqu’à 40 ml d’acétone et mélangez pour dissoudre le polymère libre.
  10. Lavez le mélange jusqu’à ce qu’il n’y ait plus de polymère libre dissous dans l’acétone, puis remplacez le solvant par du toluène.
    1. Après la centrifugation et l’élimination du surnageant, ajuster le volume à 40 mL avec de l’acétone fraîche.
    2. Disperser les particules par sonication et vortex, suivi d’un autre cycle de centrifugation.
    3. Répétez l’opération jusqu’à ce qu’il n’y ait plus de polymère libre dissous dans le surnageant.
      REMARQUE : Un trempage toute la nuit dans de l’acétone fraîche après la dispersion peut être une méthode efficace pour faciliter la libération des polymères à longue chaîne.
  11. Disperser les particules de produit dans 10 mL de toluène.
    1. Ajouter 5 mL de toluène au produit après élimination du surnageant.
    2. Dispersez les particules par sonication et vortex, puis transférez-les dans un nouveau tube à centrifuger conique de 15 ml.
    3. Ajoutez du toluène frais (5 ml) dans le tube de 50 ml pour disperser les particules restantes.
    4. Transférez la dispersion de toluène du tube de 50 mL dans le tube de 15 mL pour l’associer à la dispersion de toluène d’origine.
    5. Mélangez par vortex et sonication, puis stockez l’échantillon.
      REMARQUE : L’UiO-66-pMA dispersé de manière homogène est obtenu sous forme de suspension translucide. (Graphique 3)

3. Auto-assemblage des particules

  1. Après centrifugation, dispersez les particules dans le toluène à un volume inférieur à 20 % de la quantité d’origine.
    1. Centrifuger la suspension de particules dispersées dans le toluène dans les mêmes conditions qu’à l’étape 1.1.3.
    2. Retirer le surnageant et ajouter du toluène pour obtenir un volume de suspension total de 1 à 2 mL.
      REMARQUE : La concentration appropriée peut varier en fonction de la taille de la boîte de Pétri utilisée, de la taille des particules et du poids moléculaire du polymère.
    3. Disperser complètement les particules par sonication.
  2. Préparez une boîte de Pétri (60 mm de diamètre) en ajoutant de l’eau DI.
  3. Déposer avec précaution environ 10 μL de dispersion de toluène (l’équivalent d’une seule gouttelette) sur la surface de l’eau DI.
    REMARQUE : N’ajoutez pas plus d’une gouttelette. Lors de l’ajout de la dispersion, l’outil utilisé peut être ajusté pour contrôler la taille des gouttelettes. La taille appropriée des gouttelettes peut varier en fonction de la taille de la boîte de Pétri, de la taille des particules et du poids moléculaire du polymère.
  4. Placez le couvercle du plat dessus pour permettre au toluène de s’évaporer lentement.
  5. Une fois que tout le toluène à la surface s’est évaporé et qu’une membrane monocouche s’est formée, retirez le couvercle.
  6. Utilisez une boucle en fil de cuivre pour retirer soigneusement une partie de la monocouche.
    REMARQUE : Le fil de cuivre utilisé pour ramasser la monocouche doit être préparé pour avoir une forme plate et approximativement circulaire.
  7. Après l’évaporation de l’eau associée restante, une monocouche autonome a pu être observée.
  8. Pour vous préparer aux mesures d’images de microscopie électronique à balayage (MEB), prélevez soigneusement la monocouche formée à la surface de l’eau à l’aide d’un morceau de verre mince.

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Résultats

Lorsque les MOF greffés en polymère sont doucement déposés sur l’eau à partir d’une dispersion concentrée de toluène (comme illustré sur la figure 4A), une monocouche se forme en quelques secondes avec un aspect irisé. De plus, l’utilisation d’un moule en fil de cuivre pour soulever cette monocouche et le séchage ultérieur de l’eau obtenue permettent la formation de SAMM autoportants (Figure 4B). Après avoir transféré la monocouche sur un...

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Discussion

Il y a plusieurs étapes critiques où une attention particulière aux détails est nécessaire pour synthétiser avec succès des MOF greffés en polymère qui produiront des SAMMs. Tout d’abord, les monomères utilisés dans la polymérisation RAFT sont complétés par des inhibiteurs ou des stabilisants pendant le stockage pour prévenir la polymérisation indésirable (par exemple, l’hydroquinone ou l’éther monométhylique de l’hydroquinone, MEHQ). Pour éliminer ces additifs, une purification par distillati...

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Déclarations de divulgation

Les auteurs n’ont aucun conflit d’intérêts à divulguer.

Remerciements

M.K. a été soutenu par une subvention de la National Science Foundation, Division of Chemistry au titre du prix No. CHE-2153240. Un soutien supplémentaire pour les matériaux et les fournitures a été fourni par le ministère de l’Énergie, Bureau des sciences énergétiques de base, Division de la science et de l’ingénierie des matériaux sous le numéro d’attribution. DE-FG02-08ER46519. L’imagerie MEB a été réalisée en partie à la San Diego Nano-Technology Infrastructure (SDNI) de l’U.C. San Diego, membre de la National Nanotechnology Coordinated Infrastructure, soutenue par la National Science Foundation (ECCS-1542148).

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matériels

NameCompanyCatalog NumberComments
2-(dodecylthiocarbonothioylthio)-2-methylpropionic acid (DDMAT)Sigma-Aldrich72301098%
10 mL Single Neck RBFChemglassCG-1506-8214/20 Outer Joint
AcetoneFisher ChemicalA18-20ACS Grade
Allegra X-30R CentrifugeBECKMAN COULTERB063201.6 L max capacity, 18,000 RPM, 29,756 x g
Analog Vortex MixerVWR10153-838300 - 3,200 rpm
cat-DDMATPrepared according to literature procedure (ref. 17).
Centrifuge Tube, 50 mL / 15 mLCORNING430291 / 430766Conical Bottom with plug seal cap, polypropylene
ChloroformFisher ChemicalAC42355004099.8%
Conventional needlesBecton Dickinson38290305167021 G x 1 1/2
Copper wireMalin Co.No. 30 B & S GAUGE
Dimethyl Sulfoxide (DMSO)Fisher BioreagentsBP231-1>=99.7%
Disposable Pasteur PipetsFisher Scientific13-678-20CBorosilicate Glass
EthanolKOPTECV1001200 proof ethanol
Glass Scintillation Vial, 20 mLKIMBIL74508-20
Graduated Cylinder, 10 mLKIMBIL20024-10
Hypodermic NeedlesAir-TiteN22422 G x 4''
MethanolFisher ChemicalA412-2099.8%
Methyl AcrylateAldrich ChemistryM2730199%, contains =< 100 ppm monomethyl ether hydroquinone as inhibitor
Micropipette P10 (1 - 10 µL)GILSONF144055MPIPETMAN, Metal Ejector
Micropipette P1000 (100 - 1,000 µL)GILSONF144059MPIPETMAN, Metal Ejector
Micropipette P20 (2 - 20 µL)GILSONF144056MPIPETMAN, Metal Ejector
Microscope cover glassFisher Scientific12542A18 mm x 18 mm
NN-Dimerhylformamide (DMF)Fisher ChemicalD119-499.8%
Petri Dish, Stackable LidFisher ScientificFB0875713A60 mm x 15 mm
Septum StopperChemglassCG30240114/20 - 14/35
Stir BarChemglassCG-2005T-01Magnetic, PTFE, Turbo, Rare Earth, Elliptical, 10 x 6mm
SuperNuova+ Stirring Hot PlateThermo ScientificSP8885719050 - 1,500 rpm, 30 - 450 °C
TolueneFisher ChemicalT324-499.5%
Tris[2-phenylpyridinato-C2,N]iridium(III) (Ir(ppy)3)Sigma-Aldrich68809697%
UiO-66 (120 nm edge length)Prepared according to literature procedure (ref. 18).
Ultrasonic Cleaner CPX3800HEMERSON / BRANSONCPX-952-318R40 kHz, 5.7 L
Waterproof Flexible LED Strip LightALITOVEALT-5B300WPBK16.4 ft 5050 Blue LED

Références

  1. Eddaoudi, M., et al. Systematic design of pore size and functionality in isoreticular mofs and their application in methane storage. Science. 295, 469-472 (2002).
  2. Yaghi, O. M., et al. Reticular synthesis and the design of new materials. Nature. 423, 705-714 (2003).
  3. Kitao, T., Zhang, Y., Kitagawa, S., Wang, B., Uemura, T. Hybridization of mofs and polymers. Chem Soc Rev. 46 (11), 3108-3133 (2017).
  4. Kalaj, M., et al. Mof-polymer hybrid materials: From simple composites to tailored architectures. Chem Rev. 120 (16), 8267-8302 (2020).
  5. Lin, R., Villacorta Hernandez, B., Ge, L., Zhu, Z. Metal organic framework based mixed matrix membranes: An overview on filler/polymer interfaces. J Mater Chem A. 6 (2), 293-312 (2018).
  6. Semino, R., Moreton, J. C., Ramsahye, N. A., Cohen, S. M., Maurin, G. Understanding the origins of metal-organic framework/polymer compatibility. Chem Sci. 9 (2), 315-324 (2018).
  7. Daniel, M. -C., Astruc, D. Gold nanoparticles: Assembly, supramolecular chemistry, quantum-size-related properties, and applications toward biology, catalysis, and nanotechnology. Chem Rev. 104, 293-346 (2004).
  8. Zhou, J., Yang, Y., Zhang, C. Y. Toward biocompatible semiconductor quantum dots: From biosynthesis and bioconjugation to biomedical application. Chem Rev. 115 (21), 11669-11717 (2015).
  9. Chancellor, A. J., Seymour, B. T., Zhao, B. Characterizing polymer-grafted nanoparticles: From basic defining parameters to behavior in solvents and self-assembled structures. Anal Chem. 91 (10), 6391-6402 (2019).
  10. Wright, R. A., Wang, K., Qu, J., Zhao, B. Oil-soluble polymer brush grafted nanoparticles as effective lubricant additives for friction and wear reduction. Angew Chem Int Ed. 55 (30), 8656-8660 (2016).
  11. Pastore, V. J., Cook, T. R. Coordination-driven self-assembly in polymer-inorganic hybrid materials. Chem Mater. 32 (9), 3680-3700 (2020).
  12. Chiu, J. J., Kim, B. J., Kramer, E. J., Pine, D. J. Control of nanoparticle location in block copolymers. J Am Chem Soc. 127, 5036-5037 (2005).
  13. Zubarev, E. R., Xu, J., Sayyad, A., Gibson, J. D. Amphiphilic gold nanoparticles with v-shaped arms. J Am Chem Soc. 128 (15), 4958-4959 (2006).
  14. Molavi, H., Shojaei, A., Mousavi, S. A. Improving mixed-matrix membrane performance via pmma grafting from functionalized nh2-uio-66. J Mater Chem. A. 6 (6), 2775-2791 (2018).
  15. Mcdonald, K. A., Feldblyum, J. I., Koh, K., Wong-Foy, A. G., Matzger, A. J. Polymer@mof@mof: "Grafting from" atom transfer radical polymerization for the synthesis of hybrid porous solids. Chem Commun. 51 (60), 11994-11996 (2015).
  16. Barcus, K., Cohen, S. M. Free-standing metal-organic framework (mof) monolayers by self-assembly of polymer-grafted nanoparticles. Chem Sci. 11 (32), 8433-8437 (2020).
  17. Xiao, J., et al. Photoswitchable nanoporous metal-organic framework monolayer film for light-gated ion nanochannel. ACS Appl Nano Mater. 6 (4), 2813-2821 (2023).
  18. Xiao, J., et al. Self-assembled nanoporous metal-organic framework monolayer film for osmotic energy harvesting. Adv Funct Mater. 34 (2), 2307996(2024).
  19. Barcus, K., Lin, P. A., Zhou, Y., Arya, G., Cohen, S. M. Influence of polymer characteristics on the self-assembly of polymer-grafted metal-organic framework particles. ACS Nano. 16 (11), 18168-18177 (2022).
  20. Wang, X. G., Cheng, Q., Yu, Y., Zhang, X. Z. Controlled nucleation and controlled growth for size predicable synthesis of nanoscale metal-organic frameworks (mofs): A general and scalable approach. Angew Chem Int Ed. 57 (26), 7836-7840 (2018).
  21. Moad, C. L., Mood, G. Fundamentals of reversible addition-fragmentation chain transfer (raft). Chem Teach Int. 3 (2), 3-17 (2021).
  22. Van Keulen, H., Mulder, T. H. M., Goedhart, M. J., Verdonk, A. H. Teaching and learning distillation in chemistry laboratory courses. J Res Sci Teach. 32 (7), 715-734 (2006).
  23. Pérez, L. D., Giraldo, L. F., Brostow, W., López, B. L. Poly(methyl acrylate) plus mesoporous silica nanohybrids: Mechanical and thermophysical properties. e-poly. 7 (1), 29(2007).

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