Synthèse de structures organométalliques monocristallines cœur-coquille

Notre protocole suggère la possibilité de synthétiser divers MOF cœur-coquille appariés au réseau, et peut être étendu à plusieurs paires. La paire MOF non isostructurale peut être intégrée dans des MOF cœur-coquille monocristallins avec une interface transparente par la réaction solvothermique. En utilisant des MOF avec différents pro-environnement, il est possible de concevoir et de synthétiser des matériaux cœur-coque pour une séparation efficace des gaz ou une application catalytique.

Pour commencer, ajoutez 4,72 grammes de nitrate de cuivre hémi-pentahydraté dans un erlenmeyer de 100 millilitres et dissolvez-le dans 60 millilitres d’eau déminéralisée et de mélange de DMF. Faites tourner la fiole manuellement. Placez six millilitres de cette solution dans un flacon de 20 millilitres.

Ensuite, ajoutez 1,76 gramme d’acide 1, 3, 5-benzènetricarboxylique et 22 millilitres d’éthanol dans un erlenmeyer de 50 millilitres et remuez la solution à 90 degrés Celsius sur une plaque chauffante jusqu’à dissolution. Ajouter 2,2 millilitres de cette solution dans le flacon contenant la solution préparée précédemment et ajouter immédiatement 12 millilitres d’acide acétique. Fermez le couvercle du flacon et placez-le dans un four à convection chauffé à 55 degrés Celsius pendant 60 heures.

Décanter la liqueur mère. Lavez les cristaux en ajoutant d’abord de l’éthanol frais dans le flacon à l’aide d’un compte-gouttes, puis en le retirant. Lavez les cristaux deux fois de plus.

Pour la synthèse cœur-coquille, conservez les cristaux cubiques de HKUST-1 dans un flacon de 20 millilitres rempli de solvant N, N-diéthylformamide ou DEF. Ajoutez 0,760 gramme de nitrate de zinc hexahydraté et 10 millilitres de FED dans un flacon de 20 millilitres et dissolvez-le à l’aide d’un sonicateur. De même, dissoudre 0,132 gramme d’acide téréphtalique dans 10 millilitres de FED dans un flacon de 20 millilitres.

Mélangez le volume total des deux solutions dans un bocal en verre de 35 millilitres. Pesez rapidement les cristaux de HKUST-1 filtrés et placez-les dans le bocal en verre contenant la solution mélangée. Fermez hermétiquement le pot avec un bouchon en silicone.

Après avoir bien étalé les cristaux HKUST-1 au fond du bocal en verre, placez le bocal dans un four à convection et chauffez à 85 degrés Celsius pendant 36 heures. Décantez la liqueur mère et lavez les cristaux résultants en ajoutant d’abord du FED frais dans le bocal, puis en retirant le DEF. Lavez les cristaux deux fois de plus.

Pour l’échange de solvant, jetez le solvant de stockage et le FED du flacon contenant HKUST-1@MOF-5 et ajoutez le dichlorométhane dans le flacon. Agitez-le manuellement pour un échange efficace et changez le solvant dichlorométhane trois à quatre fois toutes les quatre heures. Les modèles de structure de calcul pour le système HKUST-1@MOF-5 aux plans 001 et 111 sont présentés ici.

Les images au microscope optique de HKUST-1 de forme cubique, de HKUST-1 de forme octaédrique et de coquille de HKUST-1@MOF-5 de forme cubique et octaédrique sont présentées dans cette figure. Le cristal HKUST-1 est situé au centre du cristal MOF-5 incolore, avec une interface transparente pour fournir une structure noyau-coquille. Des photographies de HKUST-1@MOF-5 dans le diéthylformamide et le dichlorométhane et les images optiques correspondantes du MOF cœur-coquille utilisant HKUST-1 de forme cubique et octaédrique sont présentées ici.

Les images représentent les motifs PXRD de HKUST-1, HKUST-1@MOF-5 avec HKUST-1 de forme cubique et octaédrique, et les motifs simulés de HKUST-1 et MOF-5. Ces mesures PXRD ont prouvé la pureté de phase du cristal cœur-coquille. placer le bocal en verre dans le four à convection où l’expression du MOF du noyau est importante pour synthétiser un MOF cœur-coquille cultivé individuellement.

PCN-68@MOF-5, UiO-66@MIL-88B et d’autres peuvent être synthétisés en suivant cette procédure, ce qui signifie qu’il est extensible à d’autres paires cœur-shell. Cette technologie peut fournir une voie systématique pour concevoir et synthétiser des MOF cœur-coque afin d’améliorer les performances dans une application spécifique.