סינתזה של מסגרות מתכת-אורגניות חד-גבישיות

הפרוטוקול שלנו מציע את האפשרות של סינתזה של MOFs מגוונים תואמי סריג, מעטפת הליבה, וניתן להרחיב אותו למספר זוגות. ניתן לשלב זוג MOF לא איזוסטרוקטורלי ב-MOFs של מעטפת ליבה גבישית אחת עם ממשק חלק על ידי התגובה הסולבותרמית. על ידי שימוש ב- MOFs עם פרו-סביבה שונים, ניתן לתכנן ולסנתז חומרי מעטפת ליבה להפרדת גזים יעילה או יישום קטליטי.

כדי להתחיל, להוסיף 4.72 גרם של נחושת חנקתית hemi-pentahydrate לבקבוק Erlenmeyer 100 מיליליטר ולהמיס 60 מיליליטר של מים deionized ותערובת DMF. מערבלים את הבקבוק ידנית. הכניסו שישה מיליליטר של תמיסה זו לבקבוקון של 20 מיליליטר.

לאחר מכן, מוסיפים 1.76 גרם של חומצה 1, 3, 5-benzenetricarboxylic ו 22 מיליליטר אתנול לבקבוק Erlenmeyer 50 מיליליטר, ומערבבים את התמיסה ב 90 מעלות צלזיוס על צלחת חמה מחוממת עד המסה. הוסף 2.2 מיליליטר של פתרון זה לבקבוקון המכיל את הפתרון שהוכן קודם לכן ומיד להוסיף 12 מיליליטר של חומצה אצטית. סגרו את מכסה הבקבוקון והכניסו אותו לתנור הסעה שחומם ל-55 מעלות צלזיוס למשך 60 שעות.

דקנט את משקה האם. שטפו את הגבישים על ידי הוספת אתנול טרי לבקבוקון באמצעות טפטפת, ולאחר מכן הסרתו. שטפו את הקריסטלים פעמיים נוספות.

עבור סינתזת מעטפת הליבה, אחסן את הגבישים המעוקבים של HKUST-1 בבקבוקון של 20 מיליליטר מלא בממס N, N-Diethylformamide או DEF. הוסיפו 0.760 גרם אבץ חנקתי הקסהידראט ו-10 מיליליטר DEF בבקבוקון של 20 מיליליטר והמיסו אותו באמצעות סוניקטור. באופן דומה, יש להמיס 0.132 גרם של חומצה טרפתלית ב-10 מיליליטר של DEF בבקבוקון של 20 מיליליטר.

מערבבים את הנפח הכולל של שתי התמיסות בצנצנת זכוכית של 35 מיליליטר. שקלו במהירות את גבישי HKUST-1 המסוננים והניחו אותם בצנצנת הזכוכית המכילה את התמיסה המעורבת. אטמו היטב את הצנצנת בעזרת מכסה סיליקון.

לאחר פיזור גבישי HKUST-1 היטב על תחתית צנצנת הזכוכית, מניחים את הצנצנת בתנור הסעה ומחממים בחום של 85 מעלות למשך 36 שעות. דקרו את ליקר האם ושטפו את הגבישים המתקבלים על ידי הוספת DEF טרי לצנצנת, ולאחר מכן הסרת ה-DEF. שטפו את הגבישים פעמיים נוספות.

להחלפת ממס, השליכו את ממס האחסון ואת DEF מהבקבוקון המכיל HKUST-1@MOF-5, והוסיפו דיכלורומתאן לבקבוקון. נערו אותו ידנית להחלפה יעילה והחליפו את ממס הדיכלורומתאן שלוש עד ארבע פעמים כל ארבע שעות. מודלי המבנה החישובי של מערכת HKUST-1@MOF-5 במישור 001 ו-111 מוצגים כאן.

תמונות המיקרוסקופ האופטי של HKUST-1 בצורת קובייה, HKUST-1 בצורת אוקטהדרל ומעטפת ליבה בצורת מעוקב ואוקטהדרלי HKUST-1@MOF-5 מוצגות באיור זה. גביש HKUST-1 ממוקם במרכז גביש MOF-5 חסר הצבע, עם ממשק חלק המספק מבנה מעטפת הליבה. תצלומים של HKUST-1@MOF-5 בדיתילפורממיד ודיכלורומתאן והתמונות האופטיות המתאימות של MOF מעטפת הליבות באמצעות HKUST-1 בצורת קוביות ואוקטהדרליות מוצגים כאן.

התמונות מייצגות את תבניות PXRD של HKUST-1, HKUST-1@MOF-5 עם HKUST-1 מעוקב ואוקטהדרלי, ואת הדפוסים המדומים של HKUST-1 ו- MOF-5. מדידות PXRD אלה הוכיחו את טוהר הפאזה של גביש מעטפת הליבה. מיקום צנצנת הזכוכית בתנור ההסעה, שם הביטוי של ליבת MOF חשוב לסינתזה של MOF קליפת ליבה יחידה.

PCN-68@MOF-5, UiO-66@MIL-88B ואחרים יכולים להיות מסונתזים על ידי ביצוע הליך זה, מה שאומר שהוא ניתן להרחבה לזוגות אחרים של מעטפת הליבה. טכנולוגיה זו יכולה לספק מסלול שיטתי לתכנון וסינתזה של MOFs מעטפת ליבה כדי לשפר את הביצועים ביישום ספציפי.