İzoretiküler Al(III) Fosfonat Bazlı Metal-Organik Çerçeve Bileşiklerinin Yüksek Verimli Yöntemler Kullanılarak Keşfi ve Sentez Optimizasyonu

Özet

Yeni metal-organik çerçevelerin (MOF'ler) hedeflenen sentezi zordur ve bunların keşfi kimyagerin bilgi ve yaratıcılığına bağlıdır. Yüksek verimli yöntemler, karmaşık sentetik parametre alanlarının hızlı ve verimli bir şekilde keşfedilmesine olanak tanıyarak kristalli bileşikleri bulma sürecini hızlandırır ve sentetik ve yapısal eğilimleri belirler.

Özet

Yüksek verimli (HT) yöntemler, sentez parametrelerinin hızlı ve verimli bir şekilde taranması ve yeni malzemelerin keşfi için önemli bir araçtır. Bu el yazması, bir HT reaktör sistemi kullanılarak çözeltiden metal-organik çerçevelerin (MOF'ler) sentezini açıklar ve bunun sonucunda bileşimin çeşitli fosfonat bazlı MOF'larının keşfi ile sonuçlanır [Al₂H 12-x (PMP) ₃] Cl_x∙6H_2O(H 4 PMP = N, N '-piperazin bis (metilenfosfonik asit)) x =₄, 6 için, üç değerlikli alüminyum iyonları içeren Al-CAU-60-xHCl olarak gösterilir. Bu, çözücü termal reaksiyon koşulları altında, bağlayıcının metale molar oranının ve reaksiyon karışımının pH'ının ürün oluşumu üzerindeki etkisinin sistematik olarak taranmasıyla gerçekleştirildi. HT araştırması için protokol altı adımdan oluşur: a) HT metodolojisi içinde sentez planlaması (DOE = deney tasarımı), b) kurum içinde geliştirilen HT reaktörlerinin dozlanması ve bunlarla çalışma, c) solvotermal sentez, d) kurum içinde geliştirilen filtrasyon bloklarını kullanarak sentez çalışması, e) HT toz X-ışını kırınımı ile karakterizasyon ve f) verilerin değerlendirilmesi. HT metodolojisi ilk olarak asitliğin ürün oluşumu üzerindeki etkisini incelemek için kullanıldı ve Al-CAU-60∙xHCl'nin (x = 4 veya 6) keşfedilmesine yol açtı.

Giriş

Metal-organik çerçeveler (MOF'ler), yapıları organik moleküller (bağlayıcılar) ile bağlanan metal iyonları veya metal-oksijen kümeleri gibi metal içeren düğümlerden oluşan gözenekli, kristal ^{bileşiklerdir1}. Metal içeren düğümlerin yanı sıra bağlayıcıyı değiştirerek, çok çeşitli özellikler sergileyen ve bu nedenle farklı alanlarda potansiyel uygulamalara sahip çeşitli bileşikler elde edilebilir¹.

Bir malzemenin stabilitesi, uygulaması için önemlidir ^1,2,3. Bu nedenle, karboksilat 2 veya fosfonat 4 bağl....

Protokol

Bu protokolde, örnek olarak Al-CAU-60²⁹ kullanılarak yeni kristal malzemeler keşfetmek için kimyasal sistemlerin HT araştırması açıklanmaktadır.

1. Deney Tasarımı (DOE)

NOT: İlk adım, reaktör kurulumu (Şekil 2), reaktanlar ve kullanılan çözücüler hakkında bilgi gerektiren bir sentez planı oluşturmaktır. Bu sentez planlama prosedürü, belirli bir sıcaklık-zaman programı altında 24 veya 48 reaksiyon gerçekleştirmek için uyarlanmıştır, bunun için şirket içi çelik multiklavlar aynı anda 24 (Şekil 2A) veya 48 reaksiyon (<....

Tartışmalar

HT yönteminin karmaşıklığı nedeniyle, tek tek adımlar ve yöntemin kendisi aşağıdaki bölümlerde tartışılmaktadır. İlk bölüm, HT iş akışının her bir çalışma adımı için kritik adımları (Şekil 1), olası değişiklikleri ve uygun olduğunda tekniğin sınırlamalarını kapsar. Sonunda, HT yönteminin mevcut yöntemler ve gelecekteki uygulamalar açısından önemini de içeren genel bir tartışma sunulmaktadır.

HT iş akışının.......

Malzemeler

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