Síntese de estruturas metal-orgânicas de núcleo cristalino único

Nosso protocolo sugere a possibilidade de sintetizar diversos MOFs de núcleo-casca compatíveis com reticulados, e pode ser estendido a múltiplos pares. O par MOF não-isoestrutural pode ser integrado em MOFs de núcleo-casca monocristalina com uma interface perfeita pela reação solvotérmica. Usando MOFs com diferentes materiais pró-ambiente, o núcleo de casca de materiais para separação eficiente de gás ou aplicação catalítica pode ser projetado e sintetizado.

Para começar, adicione 4,72 gramas de nitrato de cobre hemi-pentahidratado a um frasco de Erlenmeyer de 100 mililitros e dissolva em 60 mililitros de água deionizada e mistura de DMF. Agite o frasco manualmente. Coloque seis mililitros desta solução num frasco para injetáveis de 20 mililitros.

Em seguida, adicione 1,76 gramas de ácido 1, 3, 5-benzenotricarboxílico e 22 mililitros de etanol a um balão de Erlenmeyer de 50 mililitros e agite a solução a 90 graus Celsius em uma placa quente aquecida até a dissolução. Adicionar 2,2 mililitros desta solução ao frasco para injetáveis que contém a solução preparada anteriormente e adicionar imediatamente 12 mililitros de ácido acético. Feche a tampa do frasco para injetáveis e coloque-a num forno de convecção aquecido a 55 graus Celsius durante 60 horas.

Decantar o licor mãe. Lave os cristais adicionando primeiro etanol fresco ao frasco para injetáveis usando um conta-gotas e, em seguida, removendo-o. Lave os cristais mais duas vezes.

Para síntese núcleo-casca, armazene os cristais cúbicos de HKUST-1 em um frasco para injetáveis de 20 mililitros cheio de N, N-Dietilformamida ou solvente DEF. Adicione 0,760 gramas de hexahidrato de nitrato de zinco e 10 mililitros de DEF num frasco para injetáveis de 20 mililitros e dissolva-o utilizando um sonicador. Da mesma forma, dissolver 0,132 gramas de ácido tereftálico em 10 mililitros de DEF em um frasco de 20 mililitros.

Misture o volume total de ambas as soluções em um frasco de vidro de 35 mililitros. Pese rapidamente os cristais HKUST-1 filtrados e coloque-os no frasco de vidro que contém a solução misturada. Sele bem o frasco com uma tampa de silicone.

Depois de espalhar bem os cristais HKUST-1 no fundo do frasco de vidro, coloque o frasco em um forno de convecção e aqueça a 85 graus Celsius por 36 horas. Decantar o licor mãe e lavar os cristais resultantes, primeiro adicionando DEF fresco ao frasco e, em seguida, removendo o DEF.

Para a troca de solventes, elimine o solvente de armazenamento e o DEF do frasco para injetáveis que contém HKUST-1@MOF-5 e adicione diclorometano no frasco para injetáveis. Agite-o manualmente para uma troca eficaz e troque o solvente diclorometano três a quatro vezes a cada quatro horas. Os modelos de estrutura computacional para o sistema HKUST-1@MOF-5 no plano 001 e 111 são mostrados aqui.

As imagens de microscopia óptica de HKUST-1 cúbico, HKUST-1 octaédrico e HKUST-1@MOF-5 cúbico e octaédrico são apresentadas nesta figura. O cristal HKUST-1 está localizado no centro do cristal MOF-5 incolor, com uma interface perfeita para fornecer uma estrutura núcleo-casca. Fotografias de HKUST-1@MOF-5 em dietilformamida e diclorometano e as imagens ópticas correspondentes do núcleo-casca MOF usando HKUST-1 cúbico e octaédrico são mostradas aqui.

As imagens representam os padrões PXRD de HKUST-1, HKUST-1@MOF-5 com HKUST-1 cúbico e octaédrico, e os padrões simulados de HKUST-1 e MOF-5. Essas medidas de PXRD comprovaram a pureza de fase do cristal núcleo-casca. colocar o frasco de vidro no forno de convecção, onde a expressão do núcleo MOF é importante para sintetizar um MOF de núcleo cultivado isoladamente.

PCN-68@MOF-5, UiO-66@MIL-88B e outros podem ser sintetizados seguindo este procedimento, o que significa que ele é expansível para outros pares núcleo-casca. Essa tecnologia pode fornecer um caminho sistemático para projetar e sintetizar MOFs core-shell para melhorar o desempenho em uma aplicação específica.