Tek Kristalli Çekirdek-Kabuk Metal-Organik Çerçevelerin Sentezi

Protokolümüz, çeşitli kafes uyumlu, çekirdek kabuklu MOF'ları sentezleme olasılığını önermektedir ve birden fazla çifte genişletilebilir. İzoyapısal olmayan MOF çifti, solvotermal reaksiyon ile kesintisiz bir arayüze sahip tek kristalli çekirdek-kabuk MOF'lara entegre edilebilir. Farklı pro-ortamlara sahip MOF'lar kullanılarak, verimli gaz ayırma veya katalitik uygulama için çekirdek-kabuk malzemeleri tasarlanabilir ve sentezlenebilir.

Başlamak için, 100 mililitrelik bir Erlenmeyer şişesine 4.72 gram bakır nitrat hemi-pentahidrat ekleyin ve 60 mililitre deiyonize su ve DMF karışımında çözün. Şişeyi manuel olarak döndürün. Bu çözeltinin altı mililitresini 20 mililitrelik bir şişeye yerleştirin.

Daha sonra, 50 mililitrelik bir Erlenmeyer şişesine 1.76 gram 1, 3, 5-benzentrikarboksilik asit ve 22 mililitre etanol ekleyin ve çözeltiyi çözünene kadar ısıtılmış bir sıcak plaka üzerinde 90 santigrat derecede karıştırın. Daha önce hazırlanan çözeltiyi içeren şişeye bu çözeltiden 2.2 mililitre ekleyin ve hemen 12 mililitre asetik asit ekleyin. Şişenin kapağını kapatın ve 60 saat boyunca 55 santigrat dereceye ısıtılmış bir konveksiyonlu fırına koyun.

Ana likörü boşaltın. Kristalleri, önce bir damlalık kullanarak şişeye taze etanol ekleyerek ve ardından çıkararak yıkayın. Kristalleri iki kez daha yıkayın.

Çekirdek-kabuk sentezi için, HKUST-1'in kübik kristallerini N, N-Dietilformamid veya DEF çözücü ile dolu 20 mililitrelik bir şişede saklayın. 20 mililitrelik bir şişeye 0.760 gram çinko nitrat heksahidrat ve 10 mililitre DEF ekleyin ve bir sonikatör kullanarak çözün. Benzer şekilde, 20 mililitrelik bir şişede 10 mililitre DEF içinde 0.132 gram tereftalik asidi çözün.

Her iki çözeltinin toplam hacmini 35 mililitrelik bir cam kavanozda karıştırın. Filtrelenmiş HKUST-1 kristallerini hızlı bir şekilde tartın ve karışık çözeltiyi içeren cam kavanoza yerleştirin. Kavanozu silikon bir kapakla sıkıca kapatın.

HKUST-1 kristallerini cam kavanozun dibine iyice yaydıktan sonra, kavanozu bir konveksiyonlu fırına koyun ve 85 santigrat derecede 36 saat ısıtın. Ana likörü boşaltın ve elde edilen kristalleri önce kavanoza taze DEF ekleyerek ve ardından DEF'i çıkararak yıkayın.

Solvent değişimi için, HKUST-1@MOF-5 içeren flakondan saklama solventini ve DEF'i atın ve flakona diklorometan ekleyin. Etkili değişim için manuel olarak çalkalayın ve diklorometan çözücüyü her dört saatte bir üç ila dört kez değiştirin. 001 ve 111 düzlemindeki HKUST-1@MOF-5 sistemi için hesaplama yapısı modelleri burada gösterilmektedir.

Kübik şekilli HKUST-1, oktahedral şekilli HKUST-1 ve kübik ve oktahedral şekilli HKUST-1@MOF-5 çekirdek kabuğunun optik mikroskop görüntüleri bu şekilde sunulmuştur. HKUST-1 kristali, renksiz MOF-5 kristalinin merkezinde bulunur ve çekirdek-kabuk yapısı sağlamak için kesintisiz bir arayüze sahiptir. HKUST-1@MOF-5'in dietilformamid ve diklorometan içindeki fotoğrafları ve kübik ve oktahedral şekilli HKUST-1 kullanılarak çekirdek-kabuk MOF'un karşılık gelen optik görüntüleri burada gösterilmektedir.

Görüntüler, HKUST-1'in PXRD modellerini, kübik ve oktahedral şekilli HKUST-1 ile HKUST-1@MOF-5'i ve HKUST-1 ve MOF-5'in simüle edilmiş modellerini temsil eder. Bu PXRD ölçümleri, çekirdek-kabuk kristalinin faz saflığını kanıtladı. cam kavanozun konveksiyon fırınına yerleştirilmesi, burada çekirdek MOF'un ifadesi, tek başına yetiştirilen bir çekirdek-kabuk MOF'un sentezlenmesi için önemlidir.

PCN-68@MOF-5, UiO-66@MIL-88B ve diğerleri bu prosedür izlenerek sentezlenebilir, bu da diğer çekirdek-kabuk çiftlerine genişletilebilir olduğu anlamına gelir. Bu teknoloji, belirli bir uygulamada performansı artırmak için çekirdek-kabuk MOF'larını tasarlamak ve sentezlemek için sistematik bir yol sağlayabilir.