Çok Amaçlı Fosfin Bağlayıcılardan Düşük Değerli Metal-Organik Çerçevelerin Sentezi için Deneysel Yaklaşımlar

Özet

Burada, düşük değerli metal-organik çerçevelerin (LVMOF'lar) düşük değerli metallerden ve çok toppik fosfin bağlayıcılarından havasız koşullar altında sentezlenmesi için bir protokol açıklıyoruz. Elde edilen malzemeler, düşük değerli metal bazlı homojen katalizörlerin heterojen katalizör taklitleri olarak potansiyel uygulamalara sahiptir.

Özet

Metal-organik çerçeveler (MOF'ler), gaz depolama ve ayırma, biyotıp, enerji ve katalizdeki potansiyel uygulamaları nedeniyle yoğun araştırma odağının konusudur. Son zamanlarda, düşük değerli MOF'lar (LVMOF'lar) heterojen katalizörler olarak potansiyel kullanımları için araştırılmıştır ve multitopik fosfin bağlayıcılarının LVMOF'ların oluşumu için yararlı bir yapı taşı olduğu gösterilmiştir. Bununla birlikte, fosfin bağlayıcıları kullanarak LVMOF'ların sentezi, hava ve suyun dışlanması ve geleneksel olmayan modülatörlerin ve çözücülerin kullanımı da dahil olmak üzere MOF sentetik literatürünün çoğundakilerden farklı koşullar gerektirir ve bu da bu malzemelere erişmeyi biraz daha zorlaştırır. Bu çalışma, aşağıdakiler hakkında bilgi de dahil olmak üzere LVMOF'ların fosfin bağlayıcılarla sentezi için genel bir öğretici görevi görür: 1) metal öncülünün, modülatörün ve çözücünün akıllıca seçimi; 2) Deneysel prosedürler, havasız teknikler ve gerekli ekipmanlar; 3) Ortaya çıkan LVMOF'ların uygun şekilde depolanması ve elleçlenmesi; ve 4) bu malzemeler için yararlı karakterizasyon yöntemleri. Bu raporun amacı, MOF araştırmasının bu yeni alt alanının önündeki engeli azaltmak ve yeni katalitik malzemelere doğru ilerlemeleri kolaylaştırmaktır.

Giriş

Metal-organik çerçeveler veya MOF'lar, kristalin, gözenekli malzemelerin bir sınıfıdır¹. MOF'lar, genellikle ikincil bina birimleri (SBU'lar) olarak adlandırılan metal iyonlarından veya metal iyon kümesi düğümlerinden ve iki ve üç boyutlu ağ yapıları² vermek için çok topikli organik bağlayıcılardan oluşur. Son otuz yılda, MOF'lar gaz depolama³ ve ayırma⁴, biyotıp⁵ ve kataliz^6'daki potansiyel kullanımları nedeniyle kapsamlı bir şekilde incelenmiştir. Bildirilen MOF'ların ezici çoğunluğu, yüksek oksidasyon durumu metal düğümleri....

Protokol

1. Schlenk hattının kurulması

1. Tüm muslukların kapalı olduğundan emin olun, ardından soğuk tuzağı bir O-ring kullanarak Schlenk hattına sabitleyin (kurulumumuzda boyut 229 kullanıldı, ancak boyut kullanılan Schlenk hattına bağlı olarak değişebilir) ve kelepçe.
2. Vakum pompasını açın (gaz-balast kapalı) ve ardından Schlenk hattının musluklarını, tüm aparat vakuma açık olacak şekilde açın.
   NOT: Hortumlara veya havaya açık diğer musluklara musluklar açmayın; Aparat dinamik bir vakum altında kapalı bir sistem olmalıdır.
3. Schlenk hattının atmosferi tahliye edilirken en az 5 dakika bekleyin.
   NOT: Bazı Schlenk hatlarına, cihaz....

Tartışmalar

Protokolde, istenen fosfin bazlı LVMOF ürününün yeterli kristalliğe sahip olması için izlenmesi gereken birkaç kritik adım vardır. Birincisi, metal öncü ve modülatör karışımının (bu durumda, sırasıyla tetrakis (trifenilfosfin) paladyum (0) ve trifenilfosfin) multitopik fosfin bağlayıcısından (bu durumda, Sn1) bağımsız olarak çözülmesi gerektiğidir. Bu, modülatörün bağlayıcıya göre etkili konsantrasyonu çok düşük olduğunda veya hiç modülatör bulunmadığınd.......

Malzemeler

Name	Company	Catalog Number	Comments
2800 Ultrasonic Cleaner, 3/4 Gallon, 40 kHz	Branson	CPX2800H	Used for sonicating
Argon, Ultra High Purity	Matheson	G1901101	Used as inert gas source
D8 ADVANCE Powder X-Ray Diffractometer	Bruker		Used to collect PXRD patterns
Dewar Flask	Chemglass Life Sciences	CG159303	Dewar used for liquid nitrogen
Flask, High Vacuum Valve, Capacity (mL) 10, Valve Size 0-4 mm	Synthware Glass	F490010	Reaction vessel referred to as "10 mL flask"
Grade 2 Qualitative Filter Paper, Standard, 42.5 mm circle	Whatman	1002-042	Used for product isolation
Methylene Chloride (HPLC)	Fisher Scientific	MFCD00000881	Dried and deoxygenated prior to use
Sn1 (tetratopic phosphine linker)			Prepared according to literature procedure (ref. 15)
SuperNuova+ Stirring Hotplate	Thermo Fisher Scientific	SP88850190	Used to heat oil bath
Tetrakis(triphenylphosphine) palladium(0), 99% (99.9+%-Pd)	Strem Chemicals	46-2150	Commercial Pd(0) source
Toluene (HPLC)	Fisher Scientific	MFCD00008512	Dried and deoxygenated prior to use
Triphenylphosphine, ≥95.0% (GC)	Sigma-Aldrich	93092	Used as a modulator
Weighing Paper	Fisher Scientific	09-898-12B	Used for solid addition