Name: a technical guide for performing spectroscopic measurements on metal-organic frameworks
Uploaded: 2023-04-28T13:20:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Technical Guide for Performing Spectroscopic Measurements on Metal-Organic Frameworks at JoVE.com

Diese Arbeit wurde vom Department of Energy im Rahmen des Grants DE-SC0012446 unterstützt.

1. Herstellung von MOF-Suspensionen mit einem Polymerstabilisator
<ol><li>50 mg Bis-Amino-terminiertes Polyethylenglykol (PNH2, Mn ~1.500) werden abgewogen (siehe Materialtabelle) und in eine Durchstechflasche mit einem Dram (Materialtabelle) überführt. Wiegen Sie 1-5 mg PCN-222(fb) ab (siehe synthetisches Protokoll11) und geben Sie es in dieselbe Durchstechflasche mit PNH2. HINWEIS: Um die bestmöglichen MO...

Während die oben genannten Ergebnisse und das Protokoll allgemeine Richtlinien für die Minimierung der Streuung von MOFs bei der spektroskopischen Charakterisierung beschreiben, gibt es eine große Variabilität in der MOF-Partikelgröße und -struktur, die sich auf die spektroskopischen Ergebnisse auswirkt und daher die Interpretationsmethoden verwischt. Um die Interpretation zu klären und die Belastung zu verringern, die mit der Analyse von MOF-spektroskopischen Daten einhergeht, ist es wichtig, ein Verfahren zu fin...

Metallorganische Gerüstverbindungen (MOFs) bestehen aus Metalloxidknoten, die durch organische Moleküle miteinander verbunden sind und hierarchische poröse Strukturen bilden, wenn ihre Bestandteile unter solvothermalen Bedingungen miteinander reagieren1. Dauerhaft poröse MOFs wurden erstmals in den frühen 2000er Jahren gemeldet, und seitdem hat sich das aufkeimende Feld auf ein breites Anwendungsspektrum ausgeweitet, da ihre Strukturkomponenten einzigartig einstellbar sind 2,3,4,5,6,7. Während des Wachstums des Bereichs der MOFs gab es eine Handvoll Forscher, die photoaktive Materialien in die Knoten, Liganden und Poren von MOFs eingebaut haben, um ihr Potenzial in lichtgetriebenen Prozessen wie der Photokatalyse 8,9,10,11, der Aufwärtskonversion12,13,14,15,16 und der Photoelektrochemie 17 zu nutzen ,18. Eine Handvoll der lichtgetriebenen Prozesse von MOFs dreht sich um den Energie- und Elektronentransfer zwischen Donoren und Akzeptoren 17,19,20,21,22,23,24,25. Die beiden gebräuchlichsten Techniken zur Untersuchung des Energie- und Elektronentransfers in molekularen Systemen sind die Emissions- und transiente Absorptionsspektroskopie26,27.
Ein großer Teil der Forschung zu MOFs hat sich auf die Emissionscharakterisierung konzentriert, da die Vorbereitung von Proben, die Durchführung von Messungen und die (relativ) einfache Analyse relativ einfach sind 19,22,23,24,28. Die Energieübertragung manifestiert sich typischerweise als Verlust der Emissionsintensität und -lebensdauer des Donors und als Zunahme der Emissionsintensität des Akzeptors, der in den MOF-Rückgrat geladenwird 19, 23, 28. Der Nachweis eines Ladungstransfers in einem MOF manifestiert sich in einer Abnahme der Emissionsquantenausbeute und der Lebensdauer des Chromophors im MOF29,30. Während die Emissionsspektroskopie ein leistungsfähiges Werkzeug bei der Analyse von MOFs ist, behandelt sie nur einen Teil der notwendigen Informationen, um ein vollständiges mechanistisches Verständnis der MOF-Photochemie zu vermitteln. Die transiente Absorptionsspektroskopie kann nicht nur die Existenz von Energie- und Ladungstransfer unterstützen, sondern auch spektrale Signaturen erkennen, die mit dem Verhalten des nicht-emittierenden Singulett- und Triplett-angeregten Zustands verbunden sind, was sie zu einem der vielseitigsten Werkzeuge zur Charakterisierung macht31,32,33.
Der Hauptgrund, warum robustere Charakterisierungstechniken wie die transiente Absorptionsspektroskopie selten auf MOFs angewendet werden, liegt in der Schwierigkeit, Proben mit minimaler Streuung zu präparieren, insbesondere mit Suspensionen34. In den wenigen Studien, in denen die transiente Absorption an MOFs erfolgreich durchgeführt wurde, sind die MOFs mit einigen Ausnahmen <500 nm groß, was die Bedeutung der Reduzierung der Partikelgröße zur Minimierung der Streuungunterstreicht 15,21,25,35,36,37. Andere Studien verwenden MOF-Dünnschichten17 oder SURMOFs38,39,40, um das Streuproblem zu umgehen; Unter dem Gesichtspunkt der Anwendbarkeit ist ihre Verwendung jedoch recht begrenzt. Darüber hinaus haben sich einige Forschungsgruppen mit der Herstellung von Polymerfilmen von MOFs mit Nafion oder Polystyrol34 beschäftigt, wobei erstere angesichts der stark sauren Sulfonatgruppen auf Nafion einige Bedenken hinsichtlich der Stabilität aufwerfen. Inspiriert von der Herstellung kolloidaler Halbleitersuspensionen 41,42 haben wir große Erfolge bei der Verwendung von Polymeren zur Unterstützung der Suspendierung und Stabilisierung von MOF-Partikeln für spektroskopische Messungenerzielt 11. In dieser Arbeit etablieren wir allgemein anwendbare Richtlinien, die bei der Herstellung von MOF-Suspensionen und deren Charakterisierung mit Emissions-, Nanosekunden- (ns) und ultraschnellen (uf) transienten Absorptionsspektroskopietechniken (TA) zu befolgen sind.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>1 cm cuvette sample mount (SM1)</td>
			<td>Edinburgh Instruments</td>
			<td>n/a</td>
			<td>Contact company</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1 mL disposable syringes</td>
			<td>EXELINT</td>
			<td>26044</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>10 mL disposable syringes</td>
			<td>EXELINT</td>
			<td>26252</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1-dram vials</td>
			<td>FisherSci</td>
			<td>CG490001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>20 nm syringe filters</td>
			<td>VWR</td>
			<td>28138-005</td>
			<td>The filters are made by Whatman/Cytiva, and their catalog number is 6809-1002</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>200 nm syringe filters</td>
			<td>Cytiva, Whatman</td>
			<td>6784-1302</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Absorption spectrophotometer</td>
			<td>Agilent&#160;</td>
			<td>Cary 5000 Spectrophotometer</td>
			<td>Contact company</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetronitrile (ACN)</td>
			<td>FisherSci</td>
			<td>AA36423</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ar gas tank</td>
			<td>Linde/PraxAir</td>
			<td>P-4563</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>bis amino-terminated polyethylene glycol (PNH2)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>452572</td>
			<td>MOF suspending agent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Clamping sample mount for nsTA (SM2)</td>
			<td>Ultrafast Systems</td>
			<td>n/a</td>
			<td>Contact company</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Concave lens for telescope(CCL1)</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>LD1613-A-ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Convex lens for telescope (CVL1)</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>LA1708-A-ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Custom 1 cm optical cell with 24/40 outer joint</td>
			<td>QuarkGlass</td>
			<td>QSE-1Q10-2440 (Spectrosil Cat #1-Q-10</td>
			<td>We requested the 1 cm cell to have a joint</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Custom 2mm optical cell with 14/20 outer joint</td>
			<td>QuarkGlass</td>
			<td>QSE-1Q2-1420 (Spectrosil Cat # 1-Q-2)</td>
			<td>We requested the 2 mm cell to have a joint</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dimethylformamide (DMF)</td>
			<td>FisherSci</td>
			<td>D119</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dye laser (Nd:YAG pumped) for 415 nm output</td>
			<td>Sirah</td>
			<td>CobraStretch</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dye laser dye, Exalite 417</td>
			<td>Luxottica</td>
			<td>4170</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Femtosecond laser</td>
			<td>Coherent</td>
			<td>Astrella</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluorimeter&#160;</td>
			<td>Photon Technology Inc. (Horiba)</td>
			<td>QuantaMaster QM-200-4E</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluorimeter arc lamp, 75 W</td>
			<td>Newport</td>
			<td>6251NS</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluorimeter PMT</td>
			<td>Hamamatsu</td>
			<td>1527</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluorimeter Software</td>
			<td>PTI/Horiba</td>
			<td>FelixGX</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluorimeter TCSPC Module</td>
			<td>Becker &#38; Hickl GmbH</td>
			<td>PMH-100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>lens mounts for telescope</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>LMR1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Long purging needles</td>
			<td>STERiJECT</td>
			<td>PRE-22100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnetic stirrer</td>
			<td>Ultrafast Systems</td>
			<td>n/a</td>
			<td>Contact company</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>mirror 1 (MM1) 350-700 nm</td>
			<td>Newport</td>
			<td>10Q20BB.1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MM1 mount</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>KM100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MM1 post</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>TR2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MM1 post holder</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>PH1.5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MM2 mount</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>MFM05</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MM2,3 mirrors</td>
			<td>thorlabs</td>
			<td>BB03-E02</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MM2,3 post</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>MS3R</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MM2,3 post bases</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>MBA1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MM2,3 post holders</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>MPH50</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MM3 mount</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>MK05</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>mounting posts for telescope optics</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>TR4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nanosecond TA Nd:YAG lasers</td>
			<td>Spectra-Physics</td>
			<td>QuantaRay INDI Nd:YAG</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nanosecond TA spectrometer</td>
			<td>Edinburgh Instruments</td>
			<td>LP980</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>nsTA ICCD camera</td>
			<td>Oxford Instruments</td>
			<td>Andor iStar ICCD camera</td>
			<td>Contact company</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>nsTA PMT&#160;</td>
			<td>Hamamatsu</td>
			<td>R928</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optical parametric amplifier</td>
			<td>Ultrafast Systems</td>
			<td>Apollo</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Parafilm</td>
			<td>FisherSci</td>
			<td>S37440</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pinhole wheel</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>PHW16</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pinhole wheel post base</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>CF125C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pinhole wheel post holder</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>PH1.5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pinhole wheel post/mount assembly</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>NDC-PM</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>post bases for telescope optics</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>CF125C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>post holders for telescope optics</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>PH4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Power detector for ns TA</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>S310C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Prism assembly (P2,3)</td>
			<td>Edinburgh Instruments</td>
			<td>n/a</td>
			<td>Contact company</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Prism mount (P1)</td>
			<td>OWIS</td>
			<td>K50-FGS</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Prism post (P1)</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>TR4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Prism post base (P1)</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>CF125C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Prism post holder (P1)</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>PH4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Quartz prisms (P1-P3)</td>
			<td>Newport</td>
			<td>10SR20</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rubber outer joint septa (14/20)</td>
			<td>VWR</td>
			<td>89097-540</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rubber outer joint septa (24/40)</td>
			<td>ChemGlass</td>
			<td>CG-3022-24</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sonication tip</td>
			<td>Branson</td>
			<td>product discontinued</td>
			<td>Closest alternative is 1/8&#34; diam. tip from iUltrasonic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Square ND filters</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>NEK01S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stir bars</td>
			<td>StarnaCells/FisherSci</td>
			<td>NC9126395</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thorlabs power detector for ufTA</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>S401C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thorlabs power meter</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>PM100D</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tip sonicator</td>
			<td>Branson</td>
			<td>Digital Sonifer 450, product discontinued</td>
			<td>Closest alternative is SFX550 from iUltrasonic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tygon tubing</td>
			<td>Grainger</td>
			<td>8Y589</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ufTA ND filter wheel</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>NDC-25C-2-A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ufTA ND filter wheel mount</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>NDC-PM</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ufTA ND filter wheel post</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>PH2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ufTA ND filter wheel post base</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>CF125C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ufTA pump alignment mirror</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>PF10-03-F01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrafast TA telescope assembly</td>
			<td>Ultrafast Systems</td>
			<td>n/a</td>
			<td>Contact company</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrafast transient absorption spectrometer</td>
			<td>Ultrafast Systems</td>
			<td>HeliosFire</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Xe arc probe lamp</td>
			<td>OSRAM</td>
			<td>4050300508788</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a technical guide for performing spectroscopic measurements on metal-organic frameworks

Metallorganische Gerüstverbindungen (MOFs) bieten aufgrund ihrer hohen strukturellen Einstellbarkeit eine einzigartige Plattform, um lichtgetriebene Prozesse in Festkörpermaterialien zu verstehen. Die Weiterentwicklung der MOF-basierten Photochemie wurde jedoch durch die Schwierigkeit der spektralen Charakterisierung dieser Materialien behindert. Da MOFs in der Regel größer als 100 nm sind, sind sie anfällig für übermäßige Lichtstreuung, wodurch Daten aus wertvollen Analysewerkzeugen wie transienter Absorptions- und Emissionsspektroskopie nahezu uninterpretierbar sind. Um aussagekräftige Einblicke in MOF-basierte photochemische und physikalische Prozesse zu erhalten, muss die ordnungsgemäße Vorbereitung von MOFs für spektroskopische Messungen sowie die Versuchsaufbauten, die qualitativ hochwertigere Daten liefern, besonders berücksichtigt werden. Unter Berücksichtigung dieser Überlegungen bietet der vorliegende Leitfaden einen allgemeinen Ansatz und eine Reihe von Richtlinien für die spektroskopische Untersuchung von MOFs. Der Leitfaden befasst sich mit den folgenden Schlüsselthemen: (1) Probenvorbereitungsmethoden, (2) spektroskopische Techniken/Messungen mit MOFs, (3) Versuchsaufbauten, (3) Kontrollexperimente und (4) Charakterisierung der Stabilität nach dem Lauf. Mit geeigneter Probenvorbereitung und experimentellen Ansätzen sind bahnbrechende Fortschritte in Richtung eines grundlegenden Verständnisses der Licht-MOF-Wechselwirkungen deutlich besser erreichbar.

Die elektronischen Absorptionsspektren von PCN-222(fb) mit und ohne PNH2 und Filterung sind in Abbildung 4 dargestellt. Das MOF ohne PNH2 wurde nur mit der Spitze beschallt und verdünnt. Beim Vergleich der beiden Spektren ist der größte Unterschied die Minimierung der Basislinienstreuung, die sich in einer breiten Aufwärtsabsorption mit abnehmenden Wellenlängen zeigt und auch die elektronischen Übergänge deutlich verbreitert. Zum weiteren Vergleich ist der PCN-22...

Watch this Scientific Journal Video about A Technical Guide for Performing Spectroscopic Measurements on Metal-Organic Frameworks at JoVE.com

A Technical Guide for Performing Spectroscopic Measurements on Metal-Organic Frameworks

Hier verwenden wir einen Polymerstabilisator, um metallorganische Gerüstsuspensionen (MOF) herzustellen, die eine deutlich verringerte Streuung in ihren Grundzustands- und transienten Absorptionsspektren aufweisen. Mit diesen MOF-Suspensionen bietet das Protokoll verschiedene Richtlinien zur spektroskopischen Charakterisierung der MOFs, um interpretierbare Daten zu erhalten.

Ein technischer Leitfaden für die Durchführung spektroskopischer Messungen an metallorganischen Gerüstverbindungen

Metal-organic frameworks (MOFs) offer a unique platform to understand light-driven processes in solid-state materials, given their high structural ...

Oft ist es schwierig zu messen, wie Licht mit metallorganischen Gerüsten (MOFs) interagiert, da sie stark streuen. Dieses Protokoll ist ein einfacher und effektiver Leitfaden für die Vorbereitung messbarer Proben für hochaufschlussreiche spektroskopische Techniken. Das Verfahren basiert lose auf früheren Systemen mit kolloidalen Halbleitern, die mit Polymeren stabilisiert sind.So kann es auf verschiedene Systeme angewendet werden, die die Suspension von Materialien erfordern. Das größte Problem bei der Prozedur ist, dass sie auf den MOF-Typ abgestimmt werden muss. Der beste Ansatz besteht darin, die Variablen dieses Verfahrens systematisch auf das MOF zu überprüfen.Beginnen Sie mit der Herstellung einer Suspension der freien Base PCN 222, die Bisaminoterminiertes Polyethylenglykol oder aminiertes PEG enthält, in einem geeigneten Lösungsmittel. Beschallen Sie die Suspension mit einem Spitzensonator zwei bis fünf Minuten lang bei einer Amplitude von 20 bis 30 % mit Intervallen von zwei Sekunden an und zwei Sekunden aus. Stellen Sie sicher, dass die Suspension nach der Beschallung richtig dispergiert und homogen ist.Ziehen Sie die Suspension in eine frische 10-Milliliter-Kunststoffspritze. Entfernen Sie die Spritzennadel und ersetzen Sie sie durch einen 200-Nanometer-Polytetrafluorethylen- oder PTFE-Spritzenvorsatzfilter. Führen Sie die Suspension des metallorganischen Gerüsts (MOF) durch den Spritzenvorsatzfilter in eine neue, saubere Durchstechflasche.Um die Größe des Strahlflecks zu verringern, indem man auf die Zwei-Millimeter-Küvette trifft, stellen Sie ein Galilei-Teleskop auf, bei dem zuerst eine konkave Linse oder CCL-Linse und dann eine konvexe Linse oder CVL-Linse auf den Laser trifft. Stellen Sie sicher, dass der Abstand zwischen den beiden Objektiven ungefähr der Differenz zwischen den beiden Brennweiten der Objektive entspricht. Öffnen Sie sowohl die Laser- als auch die Sondenabdeckung und ersetzen Sie die erste Probenhalterungstür (SM eins) durch die zweite Probenhalterungstür SM zwei.Und legen Sie eine Notizkarte so in die SM-Klemmhalterung mit zwei Klemmen, dass ihre Ausrichtung vollständig zum Sondenstrahl zeigt. Richten Sie dann eine Reihe von drei Mini-Spiegeln mit den Namen MM eins, zwei, drei ein. Richten Sie den einfallenden Laserstrahl durch annähernde Einstellung der Drehknöpfe an der kinematischen P-Drei-Montierung auf die Mitte von MM eins.Um die Ausdehnung des Laserstrahls von Spiegel zu Spiegel zu minimieren, platzieren Sie MM zwei vor MM eins, um den Reflexionswinkel zwischen den beiden Spiegeln zu verringern. Wenn der Strahl ungefähr auf die Mitte von MM eins trifft, drehen Sie MM eins so, dass der reflektierte Laserstrahl MM zwei in der Mitte trifft. Wenn der Strahl auf die Mitte von MM zwei trifft, drehen Sie ihn so, dass der reflektierte Laserstrahl MM drei in der Mitte trifft.Wenn der Strahl ungefähr in der Mitte von MM drei auftrifft, drehen Sie MM drei, damit der reflektierte Laserstrahl an der gleichen Stelle wie der Sondenstrahl auf die Ausrichtungskarte trifft. Mit den vertikalen und horizontalen Knöpfen an den Spiegeln können Sie die Positionen des Laserstrahls auf jedem Spiegel und der Notizkarte fein abstimmen, um sicherzustellen, dass der Strahl während seines gesamten Weges wenig bis gar kein Clipping aufweist. Wiederholen Sie die Strahlausrichtung wie zuvor gezeigt, indem Sie eine zwei Millimeter große Küvette mit einem 14 x 20 Innengelenk oder SC zwei und einem 14 x 20 Gummiseptum verwenden.Setzen Sie die Probe in eine Klemmprobenhalterung oder SM zwei ein, die vollständig auf den Strahlengang der Sonde ausgerichtet ist. Als Nächstes passen Sie die Positionen des Laserstrahls an jedem Spiegel und SM zwei mit den vertikalen und horizontalen Knöpfen an den Spiegeln an. Rühren Sie die Probe mit einem Rührer mit niedrigem Profil mäßig um und führen Sie Messungen der transienten Absorption (TA) durch.Um die Pump- und Sondenstrahlen für eine ultraschnelle transiente Absorption oder ultraschnelle TA-Messungen auszurichten, bereiten Sie zunächst die Chromophorlösung ohne Spülen vor. Schalten Sie die ultraschnelle Laserpumpenquelle und das Spektrometer ein. Öffnen Sie die Software des optisch-parametrischen Verstärkers und stellen Sie ihn auf die gewünschte Anregungswellenlänge ein.Öffnen Sie die ultraschnelle TA-Spektrometer-Software und wählen Sie ein Sondenfenster aus. Legen Sie die Standardküvette in einer Linie mit dem Sondenstrahl in den Probenhalter. Stellen Sie die Leistung der Pumpenquelle mit einem Neutraldichte- oder ND-Filterrad ein, um den Pumpenstrahl bei Bedarf zu sehen.Legen Sie eine weiße Notizkarte auf die Küvettenseite, die dem Pumpen- und Sondenstrahl zugewandt ist. Stellen Sie den Pumpenpunkt auf der Notizkarte mit den Drehknöpfen an der kinematischen Halterung so ein, dass er sich vertikal auf gleicher Höhe wie der Sondenstrahl und horizontal innerhalb von ein oder zwei Millimetern neben dem Sondenstrahl befindet. Passen Sie ohne Notizkarte die Positionen des Pumpstrahls an, um das höchste TA-Spektralsignal zu erhalten.Wenn die Pump- und Sondenstrahlen ausgerichtet sind, ersetzen Sie den Probenzellenhalter durch ein montiertes Lochrad mit Löchern von 2000 Tausend bis 25 Mikrometern im Brennpunkt des Laserstrahls. Stellen Sie sicher, dass sich das Lochrad nahe, wenn nicht sogar exakt, senkrecht zum Weg des Laserstrahls befindet. Stellen Sie das Lochrad so ein, dass der Laserstrahl durch die 2000-Mikrometer-Lochblende geht.Richten Sie dann einen Detektor ein, der an einem Leistungsmesser dicht auf der anderen Seite des Lochrads angebracht ist, so dass der gesamte Laserstrahl auf den Detektor trifft. Drehen Sie das Rad auf kleinere Größen und messen Sie die Leistung bei jeder Größe, um die Größe des Strahlpunkts zu bestimmen. Um eine lineare Leistungsprüfung durchzuführen, messen und zeichnen Sie die durchschnittliche Pumpenleistung mit einem Leistungsmesser auf, das an einem Detektor im Strahlengang der Pumpe angebracht ist, sobald die Pumpen- und Sondenstrahlen ausgerichtet sind und die MOF-Probe im Probenhalter gerührt ist.Entfernen Sie den Detektor aus dem Strahlengang. Zeichnen Sie im Live-View-TA-Modus das Delta-OD-Signal der MOF-Probe an verschiedenen Punkten des TA-Spektrums direkt nach der Chirp-Antwort von etwa zwei bis drei Pikosekunden auf. Zeichnen Sie die aufgezeichneten Datenpunkte als Delta-OD im Vergleich zur einfallenden Leistung in der Datenanalysesoftware auf.Wenn es eine lineare Leistungsantwort gibt, bildet das resultierende Diagramm eine gerade Linie, wobei der Y-Achsenabschnitt bei Null liegt. Wenn es erwartungsgemäß zu einer nichtlinearen Leistungsantwort kommt, werden in der Regel signifikante Abweichungen von einer linearen Kurve beobachtet. Vergleicht man das elektronische Absorptionsspektrum von Freebase PCN 222 mit aminiertem PEG, so zeigt das Spektrum von PCN 222 ohne aminiertes PEG und Filterung einen breiteren elektronischen Übergang und eine beträchtliche Grundlinienstreuung.Ohne die Verwendung von aminiertem Peg stimmten die Anregungs- und Emissionsspektren von Freebase PCN 222 und dem Linker, H2TCPP in DMF, recht gut überein. Die Unterschiede in der Emissionslebensdauer wurden auf die Energietransferlöschung von proteinierten und proteinierten H2TCPP-Linkern zurückgeführt. Die TA-Spektren von Freebase PCN 222 ohne aminiertes PEG direkt nach der Anregung des Sortierbandes bei 415 Nanometern zeigten eine deutliche Streuung, die dazu führte, dass das TA-Spektrum mit abnehmender Wellenlänge zunehmend negativ wurde.Dies stand in starkem Kontrast zum Spektrum von H2TCPP in Lösung. Die Kinetik von H2TCPP und Freebase PCN 222 ohne aminiertes PEG unterschied sich ebenfalls stark. Das Spektrum von Freebase PCN 222 mit aminiertem PEG und seine Lebensdauer stimmten jedoch deutlich besser mit dem H2TCPP TA-Spektrum überein.Das ultraschnelle TA-Spektrum von Freebase PCN 222 mit aminiertem PEG ähnelte dem des Linkers in Lösung und zeigte ein Grundzustandsbleichmittel bei etwa 420 Nanometern und angeregte Zustandsabsorptionen auf beiden Seiten des Bleichmittels. Alle diese Beobachtungen deuten darauf hin, dass das beobachtete Signal vom MOF stammt und nicht auf Streuung zurückzuführen ist. Es ist wichtig, die Spektren und die Kinetik des solvatisierten MOF-Linkers zu messen, um zu verstehen, was zu erwarten ist, wenn die Spektren und die Kinetik des MOF-Linkers selbst untersucht werden.Diese Technik ermöglicht es den Forschern, sich wirklich darauf zu konzentrieren, das Verhalten einer Probe zu verstehen, wenn sie Licht ausgesetzt ist, anstatt Wege zu finden, eine Probe angemessen für Messungen vorzubereiten.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Preparation of Hydrophobic Metal-Organic Frameworks via Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition of Perfluoroalkanes for the Removal of Ammonia

Herstellung von hydrophoben Metall-organische Gerüste über Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition von Perfluoralkanen für die Beseitigung von Ammoniak

Plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) of perfluoroalkanes has long been studied for tuning the wetting properties of surfaces. For high ...

Forschung

Chemie

Synthesis and Characterization of Functionalized Metal-organic Frameworks

Synthese und Charakterisierung von funktionalisierten Metall-organische Gerüste

Metal-organic frameworks have attracted extraordinary amounts of research attention, as they are attractive candidates for numerous industrial and ...

Synthesis of a Water-soluble Metal&#8211;Organic Complex Array

Synthesis of a Water-soluble MetalÃƒÆ’Ã‚Â¢ÃƒÂ¢Ã¢â‚¬Å¡Ã‚Â¬ÃƒÂ¢Ã¢â€šÂ¬Ã…â€œOrganic Complex Array

Synthese eines wasserlöslichen Metall-organische Komplexe Array

We demonstrate a method for the synthesis of a water-soluble multimetallic peptidic array containing a predetermined sequence of metal centers such as ...

Surface Functionalization of Metal-Organic Frameworks for Improved Moisture Resistance

Oberfläche Funktionalisierung der Metall-organischen Frameworks für verbesserte Feuchtigkeitsbeständigkeit

Metal-organic frameworks (MOFs) are a class of porous inorganic materials with promising properties in gas storage and separation, catalysis and sensing. ...

Development of Heterogeneous Enantioselective Catalysts using Chiral Metal-Organic Frameworks (MOFs)

Development of Heterogeneous Enantioselective Catalysts using Chiral Metal-Organic Frameworks MOFs

Entwicklung heterogener enantioselektiver Katalysatoren mit Chiral Metal-Organic Frameworks (MOFs)

Substrate size discrimination by the pore size and homogeneity of the chiral environment at the reaction sites are important issues in the validation of ...

Synthesis of Single-Crystalline Core-Shell Metal-Organic Frameworks

Because of their designability and unprecedented synergistic effects, core-shell metal-organic frameworks (MOFs) have been actively examined recently. ...

Synthesis of Low-Valent MOFs from Multitopic Phosphine Linkers

Experimental Approaches for the Synthesis of Low-Valent Metal-Organic Frameworks from Multitopic Phosphine Linkers

Experimental Approaches for the Synthesis of Low-Valent Metal-Organic Frameworks from Multitopic Phosphine Linkers (Video) | JoVE 

Experimentelle Ansätze zur Synthese niederwertiger metallorganischer Gerüstverbindungen aus multitopischen Phosphin-Linkern

Metal-organic frameworks (MOFs) are the subject of intense research focus due to their potential applications in gas storage and separation, biomedicine, ...

Magnetometric Characterization of Redox-Active MOFs Solid-State Electrochemistry

Magnetometric Characterization of Intermediates in the Solid-State Electrochemistry of Redox-Active Metal-Organic Frameworks

Magnetometric Characterization of Intermediates in the Solid-State Electrochemistry of Redox-Active Metal-Organic Frameworks (Video) | JoVE 

Magnetometrische Charakterisierung von Zwischenprodukten in der Festkörperelektrochemie redoxaktiver metallorganischer Gerüstverbindungen

Electrochemical energy storage has been a widely discussed application of redox-active metal-organic frameworks (MOFs) in the past 5 years. Although MOFs ...

Triazole and Tetrazole Functionalized Zr-MOFs Synthesis and Characterization

Synthesis of Triazole and Tetrazole-Functionalized Zr-Based Metal-Organic Frameworks Through Post-Synthetic Ligand Exchange

Functionalizing Metal-Organic Frameworks: Advancements, Challenges, and the Power of Post-Synthetic Ligand Exchange (Video) | JoVE

Synthese von Triazol- und Tetrazol-funktionalisierten Zr-basierten metallorganischen Gerüstverbindungen durch postsynthetischen Ligandenaustausch

Metal-organic frameworks (MOFs) are a class of porous materials that are formed through coordination bonds between metal clusters and organic ligands. ...

Preparation of the Metal&#45;Organic Framework &#40;MOF&#41; Sample for Nitrogen Porosimetry

Preparation of the Metal-Organic Framework (MOF) Sample for Nitrogen Porosimetry (Video) | JoVE 

Vorbereitung der metallorganischen Gerüstprobe (MOF) für die Stickstoffporosimetrie