גילוי וסינתזה אופטימיזציה של תרכובות מסגרת מתכת-אורגניות מבוססות פוספונטים Isoreticular Al(III) באמצעות שיטות תפוקה גבוהה

Summary

הסינתזה הממוקדת של מסגרות מתכת-אורגניות חדשות (MOFs) היא קשה, וגילוין תלוי בידע וביצירתיות של הכימאי. שיטות תפוקה גבוהה מאפשרות לחקור שדות פרמטרים סינתטיים מורכבים במהירות וביעילות, להאיץ את תהליך מציאת תרכובות גבישיות ולזהות מגמות סינתטיות ומבניות.

Abstract

שיטות תפוקה גבוהה (HT) הן כלי חשוב לסינון מהיר ויעיל של פרמטרים של סינתזה וגילוי חומרים חדשים. כתב יד זה מתאר את הסינתזה של מסגרות מתכתיות-אורגניות (MOFs) מתמיסה באמצעות מערכת כור HT, וכתוצאה מכך התגלו MOFs שונים מבוססי פוספונטים של הרכב [Al 2 H_12-x(PMP)₃]Cl x∙6H₂O (H 4 PMP = N,N '-piperazine bis(methylenephosphonic acid)) עבור_x =₄, 6, המסומן כ- Al-CAU-60-xHCl, המכיל יוני אלומיניום טריוולנטיים. זה הושג בתנאי תגובה סולוותרמית על ידי סינון שיטתי של ההשפעה של היחס המולרי של המקשר למתכת ואת ה- pH של תערובת התגובה על היווצרות המוצר. הפרוטוקול לחקירת HT כולל שישה שלבים: א) תכנון סינתזה (DOE = תכנון ניסוי) במסגרת מתודולוגיית HT, ב) מינון ועבודה עם כורי HT שפותחו בתוך החברה, ג) סינתזה סולבותרמית, ד) עיבוד סינתזה באמצעות בלוקי סינון שפותחו בתוך החברה, ה) אפיון על ידי עקיפה של קרני רנטגן באבקת HT, ו) הערכה של הנתונים. מתודולוגיית HT שימשה לראשונה לחקר השפעת החומציות על היווצרות המוצר, מה שהוביל לגילוי Al-CAU-60∙xHCl (x = 4 או 6).

Introduction

מסגרות מתכתיות-אורגניות (MOFs) הן תרכובות נקבוביות גבישיות שהמבנים שלהן מורכבים מצמתים המכילים מתכת, כמו יוני מתכת או צבירי מתכת-חמצן, המחוברים באמצעות מולקולות אורגניות (מקשרים)¹. על ידי שינוי הצמתים המכילים מתכת כמו גם המקשר, ניתן לקבל מגוון של תרכובות המציגות מגוון רחב של תכונות ולכן יש יישומים פוטנציאליים בתחומים שונים¹.

יציבות החומר חשובה ליישומו ^1,2,3. לכן, MOFs המכילים יוני מתכת תלת-או טטרוולנטיים, כגון Al 3+, Cr³+, Ti 4+ או Zr⁴⁺, עם מולקולות קישור קרבוקסילט² או פוספונט⁴ עמדו במוקד מחקרים רבים^5,6,7. בנוסף לסינתזה ישירה של MOFs יציבים, שיפור היציבות באמצעות שינויים פוסט-סינתטיים, כמו גם היווצרות של חומרים מרוכבים הוא תחום עניין². MOFs מבוססי פוספונטים דווחו בתדירות נמוכה יותר בהשוואה ל-MOFs⁸ מבוססי קרבוקסילט. סיבה אחת היא גמישות הקואורדינציה הגבוהה יותר של קבוצת CPO₃ 2- בהשוואה ^{לקבוצת -}CO₂, מה שמוביל לעתים קרובות להיווצרות מבנים צפופים ומגוון מבני גדול יותר 8,9,10,11. בנוסף, חומצות פוספוניות לעתים קרובות חייב להיות מסונתז, כפי שהם זמינים לעתים רחוקות בשוק. בעוד שחלק מהפוספונטים המתכתיים מפגינים יציבות כימית יוצאת דופן¹⁰, גישה שיטתית לפוספונטים של מתכת איזורטיקולרית, המאפשרת כוונון של תכונות, היא עדיין נושא בעל רלוונטיות גבוהה^12,13. אסטרטגיות שונות לסינתזה של פוספונטים מתכתיים נקבוביים נחקרו, כגון שילוב פגמים בשכבות צפופות אחרת, למשל, על ידי החלפה חלקית של פוספונט בליגנדות פוספט ^4,14. עם זאת, מכיוון שמבנים פגומים אינם ניתנים לשחזור בצורה גרועה, והנקבוביות אינן אחידות, פותחו אסטרטגיות אחרות. בשנים האחרונות, השימוש בחומצות פוספוניות תובעניות סטריליות או אורתוגונליות כמולקולות קישור התגלו כאסטרטגיה מתאימה להכנת פוספונטים מתכתיים נקבוביים 4,8,10,11,13,15,16,17,18 . עם זאת, נתיב סינתזה אוניברסלי עבור פוספונטים מתכתיים נקבוביים עדיין לא התגלה. כתוצאה מכך, סינתזה של פוספונטים מתכתיים היא לעתים קרובות תהליך של ניסוי וטעייה, הדורש חקירה של פרמטרים סינתזה רבים.

מרחב הפרמטרים של מערכת תגובה כולל פרמטרים כימיים ותהליכיים ויכול להיות עצום¹⁹. הוא מורכב מפרמטרים כגון סוג חומר המוצא (מלח מתכת), יחסים מולאריים של חומרי התחלה, תוספים להתאמת pH, אפננים, סוג הממס, תערובות ממס, נפחים, טמפרטורות תגובה, זמנים וכו '^19,20. מספר מתון של וריאציות פרמטרים יכול בקלות לגרום לכמה מאות תגובות בודדות, מה שהופך תוכנית סינתזה שקולה בקפידה ומרחב פרמטרים שנבחר היטב הכרחי. לדוגמה, מחקר פשוט המשתמש בשישה יחסים מולאריים של המקשר למתכת (למשל, M:L = 1:1, 1:2, ... ל 1:6) וארבעה ריכוזים שונים של תוסף ושמירה על הפרמטר השני קבוע, מוביל כבר 6 x 4 = 24 ניסויים. שימוש בארבעה ריכוזים, חמישה ממסים ושלוש טמפרטורות תגובה יחייב ביצוע 24 ניסויים 60 פעמים, וכתוצאה מכך 1,440 תגובות בודדות.

שיטות תפוקה גבוהה (HT) מבוססות על מושגים של מזעור, מקבילה ואוטומציה, בדרגות שונות בהתאם לשאלה המדעית המטופלת^19,20. ככאלה, הם יכולים לשמש כדי להאיץ את החקירה של מערכות מרובות פרמטרים והם כלי אידיאלי לגילוי של תרכובות חדשות, כמו גם אופטימיזציה סינתזה^19,20. שיטות HT שימשו בהצלחה בתחומים שונים, החל מגילוי תרופות ועד מדע החומרים²⁰. הם שימשו גם לחקר חומרים נקבוביים כגון זאוליטים ו- MOFs בתגובות סולוותרמיות, כפי שסוכם לאחרונה²⁰. זרימת עבודה טיפוסית של HT לסינתזה סולוותתרמית מורכבת משישה שלבים (איור 1)19,20,21: א) בחירה של מרחב הפרמטרים המעניינים (כלומר^, תכנון הניסוי [DOE]), שניתן לעשות באופן ידני או באמצעות תוכנה; ב) מינון של ריאגנטים לתוך כלי השיט; ג) סינתזה סולבותרמית; ד) בידוד ועבודה; ה) אפיון, אשר נעשה בדרך כלל עם עקיפה רנטגן אבקה (PXRD); ו) הערכת נתונים, שלאחריה מופיע שוב השלב הראשון.

תקבולת ומזעור מושגים בתגובות סולוותרמיות באמצעות שימוש במולטיקלאבים, המבוססים לעתים קרובות על פורמט צלחת 96 בארות המבוסס ביותר בביוכימיה וברוקחות 19,20,22,23. דווח על תכנונים שונים של כורים וכמה קבוצות בנו כורים משלהם^19,20. בחירת הכור תלויה במערכת הכימית המעניינת, במיוחד טמפרטורת התגובה, הלחץ (האוטוגני) ויציבות הכור ^19,20. לדוגמה, במחקר שיטתי של מסגרות אימידזולאט זאוליטיות (ZIFs), Banerjee et al.²⁵ השתמשו בפורמט צלחת זכוכית 96 בארות כדי לבצע מעל 9600 תגובות²⁴. עבור תגובות בתנאים סולבותרמיים, בלוקים מותאמים אישית של פוליטטרה-פלואוראתילן (PTFE), או מולטיקלאבים עם 24 או 48 תוספות PTFE בודדות, תוארו בין היתר על ידי קבוצת סטוק^19,20. הם משמשים באופן שגרתי, למשל, בסינתזה של קרבוקסילטים מתכת ופוספונטים. ככאלה, ריינש ואחרים.²⁵ דיווחו על יתרונות המתודולוגיה בתחום MOFs אלומיניום נקבובי²⁵. מערכות כורי HT מתוצרת הבית (איור 2), שמאפשרות לחקור 24 או 48 תגובות בו-זמנית, מכילות תוספות PTFE בנפח כולל של 2.655 מ"ל ו-0.404 מ"ל, בהתאמה (איור 2A,B). בדרך כלל, לא יותר מ 1 מ"ל או 0.1 מ"ל, בהתאמה, משמש. בעוד כורים אלה משמשים תנורים קונבנציונליים, חימום בסיוע מיקרוגל באמצעות בלוקים SiC וכלי זכוכית קטנים דווח גם²⁶.

אוטומציה של מחקרים מובילה לחיסכון בזמן ושיפור יכולת השחזור, כמו ההשפעה של הגורם האנושי ממוזער²⁰. מידת השימוש באוטומציה משתנה מאוד^19,20. מערכות מסחריות אוטומטיות לחלוטין, כולל צנרת 20 או יכולות שקלול²⁰, ידועות. דוגמה עדכנית היא השימוש ברובוט לטיפול בנוזלים לחקר ZrMOFs, שדווח על ידי קבוצת Rosseinsky²⁷. ניתוח אוטומטי יכול להתבצע על ידי PXRD באמצעות דיפרקטומטר מצויד בשלב xy. בדוגמה אחרת, נעשה שימוש בקורא לוחות כדי לסנן זרזים במצב מוצק, בעיקר MOFs, לבדיקת HT של פירוק סוכן עצבי²⁸. ניתן לאפיין דוגמאות בריצה אחת ללא צורך בדגימה ידנית או שינויי מיקום. אוטומציה אינה מבטלת טעויות אנוש, אך היא מפחיתה את האפשרות שהיא תתרחש^19,20.

באופן אידיאלי, יש להתאים את כל השלבים בזרימת עבודה של HT במונחים של מקביליות, מזעור ואוטומציה כדי למנוע צווארי בקבוק אפשריים ולמקסם את היעילות. עם זאת, אם לא ניתן להקים זרימת עבודה HT בשלמותה, זה עשוי להיות מועיל לאמץ צעדים / כלים נבחרים עבור המחקר שלך. השימוש multiclaves עבור 24 תגובות שימושי במיוחד כאן. השרטוטים הטכניים של הציוד הפנימי ששימש במחקר זה (כמו גם אחרים) מתפרסמים לראשונה וניתן למצוא אותם בקובץ משלים 1, קובץ משלים 2, קובץ משלים 3 ותיק משלים 4.

Protocol

בפרוטוקול זה מתוארת חקירת HT של מערכות כימיות לגילוי חומרים גבישיים חדשים, תוך שימוש ב- Al-CAU-60²⁹ כדוגמה.

1. תכנון ניסוי (DOE)

הערה: הצעד הראשון הוא להגדיר תוכנית סינתזה, אשר דורשת ידע על הגדרת הכור (איור 2), מגיבים וממסים שבהם נעשה שימוש. הליך תכנון הסינתזה הזה מותאם לביצוע 24 או 48 תגובות במסגרת תוכנית זמן טמפרטורה ספציפית, שעבורה רב-מובעי פלדה מתוצרת בית משמשים לביצוע 24 (איור 2A) או 48 תגובות (איור 2B) בבת אחת. הכורים הם תוספות PTFE מתוצרת פנימית עם נפח מגיב/ממס משומש של 1 מ"ל (כור PTFE לביצוע 24 תגובות במולטיקלבה פלדה) או 100 מיקרוליטר (כור PTFE לביצוע 48 תגובות במולטיקלבה פלדה). את השרטוטים הטכניים של הגדרת הכור ניתן למצוא בקובץ משלים 1 ובקובץ משלים 2 בהתאמה.

1. ראשית, קבע את מרחב הפרמטרים שיש לחקור. לכן, לקבל החלטות על מספר ראשוני של תגובות, מקור מתכת, מולקולת linker, כמו גם את השימוש תוספים ממס.
   1. עבור הדוגמה הנבחרת של Al-CAU-60, בצע 24 תגובות באמצעות AlCl₃∙6H₂O כמקור מתכת ו- N , N′-piperazine-bis(חומצה מתילנפוספונית) (H₄PMP) כמולקולת קישור. יתר על כן, השתמשו בתמיסות מימיות של NaOH ו-HCl כתוספים כדי לחקור את השפעת ה-pH של תערובת התגובה על היווצרות מוצרים.1
      הערה: בחירת הפרמטרים מבוססת בדרך כלל על הליכי סינתזה שפורסמו או עקרונות המבוססים על ידע כימי בסיסי. עם זאת, לצורך גילוי מוצלח של חומרים חדשים, יש ליישם וריאציה רחבה יותר של פרמטרי התגובה (כלומר, יש לשקול מידה מסוימת של גיוון של פרמטרי התגובה). מספר הפרמטרים שיש לגוון וסוג הווריאציות יכול להתבסס על עקרונות שונים. בצורה הפשוטה ביותר, יש לשנות רק פרמטר אחד בכל פעם. לדוגמה, ניתן להשתמש בריכוז קבוע של מלח מתכת בשילוב עם ריכוזים משתנים של מולקולות קישור כדי לחקור יחסים שונים בין מקשר למתכת. עם זאת, המחקר יכול גם להשתמש ביחסים מולאריים שונים של המקשר למתכת ולממסים או תוספים אחרים. מרחב הפרמטר הנגיש מוגבל על ידי מסיסות חומרי המוצא (כמות וסוג ממס) במקרים בהם נעשה שימוש בתמיסות בלבד²¹. מינון המוצקים מרחיב את מרחב הפרמטר הנגיש²⁰.
2. ציין את רווח הפרמטרים. לשם כך, לבחור ולחשב כמויות של חומרים התחלתיים (יחסים מולריים) ונפחי ממס.
   1. עבור הדוגמה הנבחרת של Al-CAU-60, שנה את היחס המולרי של H 4 PMP ל- Al³⁺ בין 4:1 ל- 0.3:1 בשישה שלבים:₄:1, 3:1, 2:1, 1:1, 0.5:1, 0.3:1. לבצע את כל שש הסינתזות עם יחסי תוסף שונים; למד יחס מולארי אחד של NaOH ל- Al 3+ (1:1) ושני יחסים מולאריים של HCl ל^- Al³⁺ (20:1 ו- 40:1), כמו גם אחד ללא כל תוסף. השתמש בגיליון אלקטרוניכדי לחשב את כמויות החומרים ההתחלתיים הדרושים לכך, אשר ניתן למצוא במידע הנוסף.

2. מינון וסינתזה סולבותרמית

1. הכן את תמיסות המלאי במכסה אדים על ידי ביצוע הפרוטוקול הסטנדרטי להכנת פתרונות מלאי של הריאגנטים.
   זהירות: H₄PMP, AlCl₃∙6 H₂O, HCl ו-NaOH הם חומרים מאכלים, הגורמים לכוויות עור חמורות ולנזק לעיניים במגע. ללבוש ציוד מגן אישי בעת עבודה עם חומרים אלה.
   1. עבור הדוגמה הנבחרת של Al-CAU-60, הכן את הריאגנטים הבאים בהתאם לגיליון האלקטרוני במידע התומך (טבלה משלימה 1): תמיסת חומצה הידרוכלורית בריכוז של 10 mol/L, תמיסת נתרן הידרוקסידי בריכוז של 1 mol/L, ותמיסת AlCl₃∙6H₂O בריכוז של 1 mol/L.
      הערה: היווצרות המוצר עשויה להיות תלויה גם במצב הצבירה של הריאגנטים שהתווספו. עבור מוצקים, גודל החלקיקים יכול להשפיע עקב קצב המסה. יש לקבל החלטה בתחילת המחקר האם להשתמש במוצקים או בתמיסות שיאפשרו הערכה שיטתית.
2. הכנס את הדיסקים ללוח הדגימה (איור 3A).
3. העבירו ריאגנטים, תוספים וממסים לתוך תוספות PTFE (איור 3B).
   1. עבור הדוגמה שנבחרה של Al-CAU-60, תחילה הוסף את המקשר H₄PMP כמוצק לתוספות PTFE, ולאחר מכן הוסף את תמיסת האלומיניום כלוריד, המים הדה-מינרליים ותמיסת התוספים (NaOH או HCl) עם פיפטה בהתאם לערכים המחושבים בגיליון האלקטרוני במידע התומך (טבלה משלימה 1).
      הערה: סדר מילוי תוספות ה-PTFE יכול גם הוא להשפיע על היווצרות המוצר; לכן, יש לבחור מראש את סדר חומרי ההתחלה ולשמור על אותו הדבר לאורך כל המחקר כדי לאפשר הערכה שיטתית.
4. הכנס את תוספות ה- PTFE שמולאו ללוח הדגימה.
5. סמן את לוחית הקרקע של הכור באופן שיאפשר זיהוי של תוספות PTFE מאוחר יותר. הכניסו את לוח הדגימה עם תוספות ה-PTFE המלאות ללוח הארקה של הכור (איור 3C).
6. הכינו שתי יריעות PTFE (בעובי של 0.1 מ"מ) לכיסוי לוחות הדגימה.
7. הניחו את יריעות ה-PTFE על לוח הדגימה (איור 3D).
8. ודא שיריעת ה-PTFE ממוקמת כראוי ומתאימה ללוחית הראש באמצעות הפינים המנחים (איור 3E), הוסף את הברגים והדק אותם ביד.
9. אטמו את הכור שנסגר בתחילה בעזרת, למשל, מכבש מכני או הידראולי (איור 4A), רחוק מספיק כדי שלחלקי הלחץ העמוסים בקפיץ עדיין יהיה 2 מ"מ של מקום פנוי (איור 4B). לאחר מכן, הדקו שוב את הברגים ביד (איור 4C). היו מודעים לכך שהידוק יתר עלול לפגוע (לכופף) את הרב-קלאבים.
10. הניחו את הרב-קלאבה בתנור הסעה מאולצת הניתן לתכנות (איור 4D), ולאחר מכן כוונו והתחילו את תוכנית זמן הטמפרטורה שנבחרה. מומלץ להשתמש בתנור הסעה כדי להבטיח חימום אחיד.
    1. לגילוי Al-CAU-60, הגדר את תוכנית הטמפרטורה-זמן הבאה: מחממים את התנור ל-160°C ב-12 שעות, שומרים על טמפרטורת היעד למשך 36 שעות, ומקררים לטמפרטורת החדר (RT) תוך 12 שעות.
       הערה: הבחירה בתוכנית זמן הטמפרטורה יכולה להשפיע על היווצרות המוצר³⁰. זה כולל את השלבים שנוצרו, אבל לעתים קרובות יותר את גודל הגביש ואת המורפולוגיה³⁰.

3. בידוד ועבודה

1. מוציאים את המולטיקלאבה מהתנור כשהטמפרטורה מגיעה לטמפרטורת החדר.
2. הניחו את הרב-קלאב, לדוגמה, במכבש מכני או הידראולי ודחסו אותו בעדינות עד שניתן יהיה לשחרר את הברגים ביד (איור 5A).
3. הניחו את המולטיקלבה במכסה אדים והסירו את לוחית הראש של הכור, ואז הסירו את יריעות ה-PTFE והוציאו את לוחית הדגימה עם תוספות ה-PTFE מלוחית הקרקע של הכור (איור 5B).
4. בדקו את תוספות ה-PTFE ובדקו אם יש גבישים (איור 5C). אם הם קיימים, בודדו חלק מהם יחד עם קצת משקה אם.
5. לאחר מכן, הרכיבו את בלוק הסינון הפנימי בעל התפוקה הגבוהה (איור 6A): חברו את בלוק המסנן למשאבת ואקום באמצעות שני בקבוקי שטיפה, והניחו שני ניירות סינון בין שני שטיחוני איטום סיליקון עם הגומחות המתאימות (איור 6B-D) בבלוק המסנן. הניחו את בלוק המילוי PTFE למעלה, וודאו שהגומחות המתאימות תואמות לשטיחוני האיטום ולבלוק המסנן (איור 6E). הדקו את השכבות באמצעות מסגרת ההידוק, המוחזקת במקומה על ידי ארבעה ברגי חתיכה. כדי לאטום כראוי את היחידה, השתמשו באומי כנף על ברגי הרבעה והדקו ביד (איור 6F).
   הערה: השרטוטים הטכניים של בלוק הסינון מוצגים במידע התומך (קובץ משלים 3). אם בלוק מסנן אינו זמין, ניתן גם לסנן את המוצרים בנפרד.
6. סגור את הגומחות של גוש המילוי שאין למלא בתקעים (איור 6F).
   1. בהמשך התהליך, אטמו את הגומחות שכבר נוקזו. זה מאפשר לנקז גם את הבארות האחרות.
7. הפעל את משאבת הוואקום של הממברנה והגדר אותה למצב שבו היא תשאב לוואקום הטוב ביותר האפשרי (5-12 mbar).
8. בעזרת פיפטות חד-פעמיות מעבירים את תכולת תוספות ה-PTFE לבארות הייעודיות של גוש המילוי (איור 7A).
   הערה: אם משתמשים בממסים מזיקים (למשל, דימתילפורממיד), יש לשטוף את המוצרים באתנול או בממס אחר פחות רעיל ויותר נדיף כדי להפחית מגע עם חומרים מזיקים במהלך השלבים הבאים.
9. לאחר שכל התוספות ריקות, הסתכלו שנית אחר גבישים ובודדו אותם אם יש כאלה (איור 7B). הערה: מומלץ להשתמש במיקרוסקופ אופטי עם אפשרות להשתמש בהגדלות שונות על מנת לקבוע את גודל הגבישים.
10. יש לפרק בזהירות את גוש הסינון לאחר ניקוז כל הבארות (איור 7C).
11. מה שנקרא "ספריית מוצרים" זמין כעת על נייר הסינון (איור 7D).
12. יבש את ספריית המוצרים על ידי מתן אפשרות לייבוש באוויר במכסה אדים; במקרה של ממיסים לא רעילים ולא קורוזיביים, ניתן לבצע את מדידות PXRD עם מוצרים רטובים.

4. אפיון

הערה: לגילוי תרכובות גבישיות חדשות, המוצרים המתקבלים מאופיינים ב- HT-PXRD. פאזות גבישיות חדשות מזוהות ומשמשות לאפיון נוסף. עבודה עם אבקה רנטגן diffractometer בצע הליך סטנדרטי, אשר ניתן למצוא במדריך ההפעלה. ניתן להשתמש גם בדיפרקטומטר רנטגן אבקתי סטנדרטי, מה שהופך את האפיון למייגע יותר.

1. מקם את ספריית המוצרים בין שני לוחות מתכת (צלחת בסיס וצלחת כיסוי; איור 7E וקובץ משלים 4) באופן שהשקעים בלוחות תואמים את מיקומי המוצרים כדי לאפשר בדיקה על ידי PXRD. יישרו בזהירות את הלוחות והדקו אותם באמצעות שני ברגים (איור 7F).
2. הכנס את ספריית המוצרים למחזיק הדגימה של הדיפרקטומטר (איור 8A,B).
   הערה: מחזיקי מדגם אחרים עשויים לדרוש סוגריים מרובעים שונים. עיין במדריך למשתמש לקבלת מידע נוסף.
3. הניחו בזהירות את מחזיק הדגימה הטעון בשלב xy של הדיפרקטומטר וסגרו את המכשיר (איור 8C).
4. הדיפרקטומטר נשלט באמצעות תוכנת WinX^{POW 31}. בחלון בקרת דיפרקטומטר , הגדר את מצב המדידה על ידי לחיצה על תפריט טווחים ובחר מצב סריקה. נפתח חלון חדש; כאן, בחר מצב סריקה: שידור, מצב PSD: העברה, סוג סריקה: 2Theta ומצב אומגה: תוקן ואשר את תיבת הדו-שיח.
5. כדי להגדיר את פרמטרי המדידה, לחץ על תפריט טווחים ובחר טווח סריקה.
   1. נפתח חלון חדש; כאן, לחץ על סמל הפלוס וערוך את ההגדרות הסטנדרטיות המופיעות על ידי לחיצה כפולה עליו.
   2. כדי לאפיין את ספריית המוצרים, בצע מדידה קצרה של 4 דקות של כל דגימה עם ההגדרות הבאות: (א) 2Theta(התחלה, סוף): 2, 47 , (ב) שלב: 1.5, (ג) זמן/PSD שלב [s]: 2, (d) אומגה: 0. אשר את שתי תיבות הדו-שיח.
6. כדי לבחור את הדגימות שיימדדו בשלב xy, לחץ על תפריט טווחים ובחר שימוש בסריקה.
   1. נפתח חלון חדש; כאן, הגדר את השימוש בסריקה לדוגמאות מרובות וסמן את האפשרות טווחים/קבצים בודדים.
   2. לאחר מכן, לחץ על כפתור טווחים / קבצים; נפתח חלון חדש ("HT_Editor") עם 48 מיקומי מדגם הניתנים לבחירה. בחר את כל המיקומים עם דוגמאות על לוח הדגימה על ידי לחיצה על המיקום עם מקש 'שליטה' לחוץ.
   3. כדי להפעיל את המיקומים, השתמש בלחיצה הימנית על מדידת דגימות. אשר את שתי תיבות הדו-שיח.
7. שמור את הקבצים על ידי לחיצה על קובץ בתפריט ובחר שמירה בשם. לאחר בחירת ספרייה ושם קובץ, לחץ על להציל לחצן.
8. התחל את המדידה על ידי לחיצה על מדידה בתפריט ובחר את הערך הראשון, איסוף נתונים. נפתח חלון חדש; לחץ על בסדר כפתור כדי להתחיל את המדידה.
   הערה: יש לקחת את הגדרות ברירת המחדל ואת הליך כיול הדיפרקטומטר מתוך המדריך למשתמש. בחירת פרמטרי המדידה (זווית סריקה, גודל צעד, זמן לכל שלב סריקה) תלויה גם היא בצפיפות החומר, משקל אטומי הדיפרקציה וכו', וייתכן שיהיה צורך להתאים אותה. קליטה של צילומי רנטגן יכול להיות בעיה אם יותר מדי מדגם נוצר אלמנטים כבדים משמשים.

5. הערכת נתונים

הערה: הליך פנימי משמש להערכת הנתונים; הליכים אחרים מתקבלים על הדעת. נתוני PXRD מתקבלים בפורמט קובץ ".raw". כדי להעריך את הדיפרקטוגרמות בתוכנות אחרות, יש להמיר תבנית קובץ זו, לדוגמה, לתבנית קובץ ".xyd".

1. פתח את תוכנת^{WinX POW 31}. לפתיחת דיפרקטוגרמות קרני רנטגן של אבקה, השתמשו בתפריט Raw Data ובחרו Raw Data Handling. נפתח חלון חדש.
2. לחץ על הסמל עבור אצווה פתח ובחר את כל הקבצים באמצעות הוסף קבצים. לאחר בחירת כל הקבצים, לחץ על פתח ואשר עם אישור.
3. נרמל את העוצמות לערך מקסימלי של 10,000 על ידי לחיצה על הטווחים ובחירה בעוצמות התאמה; נפתח חלון חדש. בחר באפשרות נרמל עוצמות למקסימום Int . וכתוב 10000. לחץ על אישור.
   הערה: תוכנת^{WinX POW31} דורסת את הנתונים הגולמיים כאשר הנתונים משתנים; הקפד לעבוד על עותקים של הנתונים.
4. יצא את הקבצים באמצעות סמל ייצוא בפורמט קובץ המתאים לתוכניות הערכה. בחר ספריית פלט והשתמש בתבנית הקובץ X/Y . לחץ על אישור כדי לסיים את הייצוא.
5. הצג את נתוני PXRD בתצוגה מוערמת או מופרדת בתוכנית מתאימה. זהה את המוצרים הגבישיים ביותר על-ידי בחינת מספר ההשתקפויות, חצאי רוחב (רוחב מלא בחצי מקסימום [FWHM]) ויחס אות לרעש.
   הערה: לצורך ניתוח ראשון, ניתן להשתמש גם בתוכנת^{WinX POW31} עם שגרת המשנה Graphics והפונקציה Search and Match.

תוצאות

נתוני PXRD מוצגים באיור 9. עבור ההערכה הראשונה, התוצאות המתקבלות קשורות לפרמטרי הסינתזה של מרחב הפרמטרים הנחקר. החקירה בוצעה באמצעות שישה יחסים מולאריים שונים של מקשר למתכת וארבעה יחסים מולאריים שונים של NaOH/HCl ל-Al³⁺. על-ידי קישור מידע זה עם נתוני PXRD שהתקבלו (אי...

Discussion

בשל המורכבות של שיטת HT, השלבים האישיים ואת השיטה עצמה נדונים בסעיפים הבאים. החלק הראשון מכסה את השלבים הקריטיים עבור כל שלב עבודה בתהליך העבודה של HT (איור 1), שינויים אפשריים ומגבלות של הטכניקה, היכן שהדבר ישים. בסופו של דבר מוצג דיון כללי הכולל גם את משמעותה של שיטת HT ביחס לש?...

Materials

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