Синтез и характеризация самоорганизующихся металлоорганических каркасных монослоев с использованием частиц с полимерным покрытием

Summary

Приведен протокол синтеза и характеризации самоорганизующихся металлоорганических каркасных монослоев с использованием полимер-привитых металлоорганических каркасных кристаллов (MOF). Процедура показывает, что привитые полимером частицы MOF могут быть самоорганизованы на границе раздела воздух-вода, что приводит к образованию хорошо сформированных, свободно стоящих однослойных структур, о чем свидетельствует визуализация с помощью сканирующей электронной микроскопии.

Abstract

Металлоорганические каркасы (MOF) — это материалы с потенциальными применениями в таких областях, как адсорбция и разделение газов, катализ и биомедицина. Попытки повысить полезность MOF включали в себя получение различных композитов, в том числе привитых полимерами. Путем непосредственной прививки полимеров к внешней поверхности МОС можно преодолеть проблемы несовместимости между полимерами и МОС. Полимерные щетки, привитые с поверхности MOF, могут служить для стабилизации MOF, обеспечивая при этом сборку частиц в самоорганизующиеся металлоорганические каркасные монослои (SAMM) посредством взаимодействия полимер-полимер.

Контроль над химическим составом и молекулярной массой привитого полимера позволяет осуществлять настройку характеристик SAMM. В этой работе приведены инструкции о том, как обездвижить цепной передаточный агент (CTA) на поверхности MOF UiO-66 (UiO = Universitetet i Oslo). КТА служат отправными точками для роста полимеров. После того, как полимерные цепи выращиваются из поверхности MOF, образование SAMM достигается за счет самосборки на границе раздела воздух-вода. Полученные SAMM характеризуются и демонстрируются как автономно стоящие с помощью сканирующей электронной микроскопии. Ожидается, что методы, представленные в данной статье, сделают получение SAMM более доступным для исследовательского сообщества и тем самым расширят их потенциальное использование в качестве MOF-полимерного композита.

Introduction

Металл-органические каркасы (MOF) представляют собой кристаллические, пористые материалы, которые имеют большую площадь поверхности и легко настраиваются путем модификации органических лигандов или металлических узлов ^1,2. MOF состоят из двух компонентов: органического лиганда и ионов металлов (или кластеров ионов металлов, называемых вторичными строительными блоками, SBU). МОС были исследованы для хранения химических веществ (например, газа), разделения, катализа, зондирования и доставки лекарств. Как правило, MOF синтезируются в виде кристаллических порошков; Тем не менее, для удобства использования во многи....

Protocol

1. Модификация поверхности UiO-66 с cat-DDMAT

1. Замените растворитель UiO-66 из метанола на воду.
   1. Приготовьте UiO-66 в метаноле в концентрации 20 мг/мл.
      Примечание: Согласно Wang et ^al.20, гомогенный UiO-66 после синтеза промывают ДМФА и метанолом, а затем хранят в диспергированн?.......

Discussion

Существует несколько критических этапов, на которых требуется особое внимание к деталям для успешного синтеза привитых полимерами MOF, которые будут производить SAMM. Во-первых, мономеры, используемые в полимеризации RAFT, дополняются ингибиторами или стабилизаторами во время хранения для.......

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
2-(dodecylthiocarbonothioylthio)-2-methylpropionic acid (DDMAT)	Sigma-Aldrich	723010	98%
10 mL Single Neck RBF	Chemglass	CG-1506-82	14/20 Outer Joint
Acetone	Fisher Chemical	A18-20	ACS Grade
Allegra X-30R Centrifuge	BECKMAN COULTER	B06320	1.6 L max capacity, 18,000 RPM, 29,756 x g
Analog Vortex Mixer	VWR	10153-838	300 - 3,200 rpm
cat-DDMAT			Prepared according to literature procedure (ref. 17).
Centrifuge Tube, 50 mL / 15 mL	CORNING	430291 / 430766	Conical Bottom with plug seal cap, polypropylene
Chloroform	Fisher Chemical	AC423550040	99.8%
Conventional needles	Becton Dickinson	382903051670	21 G x 1 1/2
Copper wire	Malin Co.		No. 30 B & S GAUGE
Dimethyl Sulfoxide (DMSO)	Fisher Bioreagents	BP231-1	>=99.7%
Disposable Pasteur Pipets	Fisher Scientific	13-678-20C	Borosilicate Glass
Ethanol	KOPTEC	V1001	200 proof ethanol
Glass Scintillation Vial, 20 mL	KIMBIL	74508-20
Graduated Cylinder, 10 mL	KIMBIL	20024-10
Hypodermic Needles	Air-Tite	N224	22 G x 4''
Methanol	Fisher Chemical	A412-20	99.8%
Methyl Acrylate	Aldrich Chemistry	M27301	99%, contains =< 100 ppm monomethyl ether hydroquinone as inhibitor
Micropipette P10 (1 - 10 µL)	GILSON	F144055M	PIPETMAN, Metal Ejector
Micropipette P1000 (100 - 1,000 µL)	GILSON	F144059M	PIPETMAN, Metal Ejector
Micropipette P20 (2 - 20 µL)	GILSON	F144056M	PIPETMAN, Metal Ejector
Microscope cover glass	Fisher Scientific	12542A	18 mm x 18 mm
NN-Dimerhylformamide (DMF)	Fisher Chemical	D119-4	99.8%
Petri Dish, Stackable Lid	Fisher Scientific	FB0875713A	60 mm x 15 mm
Septum Stopper	Chemglass	CG302401	14/20 - 14/35
Stir Bar	Chemglass	CG-2005T-01	Magnetic, PTFE, Turbo, Rare Earth, Elliptical, 10 x 6mm
SuperNuova+ Stirring Hot Plate	Thermo Scientific	SP88857190	50 - 1,500 rpm, 30 - 450 °C
Toluene	Fisher Chemical	T324-4	99.5%
Tris[2-phenylpyridinato-C2,N]iridium(III) (Ir(ppy)3)	Sigma-Aldrich	688096	97%
UiO-66 (120 nm edge length)			Prepared according to literature procedure (ref. 18).
Ultrasonic Cleaner CPX3800H	EMERSON / BRANSON	CPX-952-318R	40 kHz, 5.7 L
Waterproof Flexible LED Strip Light	ALITOVE	ALT-5B300WPBK	16.4 ft 5050 Blue LED