単結晶コアシェル金属有機構造体の合成

我々のプロトコールは、多様な格子整合したコアシェルMOFを合成する可能性を示唆しており、複数のペアに拡張することができます。非等構造MOF対は、ソルボ熱反応によりシームレスな界面を持つ単結晶コアシェルMOFに組み込むことができます。環境に配慮したMOFを使用することで、効率的なガス分離や触媒塗布のためのコアシェル材料を設計・合成することができます。

まず、4.72グラムの硝酸銅半五水和物を100ミリリットルの三角フラスコに加え、60ミリリットルの脱イオン水とDMF混合物に溶かします。フラスコを手動で回転させます。この溶液を6ミリリットルを20ミリリットルのバイアルに入れます。.

次に、1,3,5-ベンゼントリカルボン酸1.76グラムとエタノール22ミリリットルを50ミリリットルの三角フラスコに加え、加熱したホットプレートで溶液を摂氏90度で溶解するまで攪拌する。前に調製した溶液の入ったバイアルにこの溶液2.2ミリリットルを加え、すぐに12ミリリットルの酢酸を加えます。バイアルの蓋を閉め、摂氏55度に加熱した対流式オーブンに60時間入れます。

母酒をデカントします。最初にスポイトを使用してバイアルに新鮮なエタノールを加え、次にそれを取り除いて、結晶を洗浄します。結晶をさらに2回洗います。

コアシェル合成の場合は、HKUST-1の立方晶をN、N-ジエチルホルムアミド、またはDEF溶媒で満たされた20ミリリットルのバイアルに保管します。0.760グラムの硝酸亜鉛六水和物と10ミリリットルのDEFを20ミリリットルのバイアルに加え、超音波処理装置を使用して溶解します。同様に、0.132グラムのテレフタル酸を20ミリリットルのバイアルに10ミリリットルのDEFに溶解します。

35ミリリットルのガラス瓶で両方の溶液の総量を混合します。.ろ過したHKUST-1結晶をすばやく計量し、混合溶液の入ったガラス瓶に入れます。瓶をシリコンキャップでしっかりと密封します。

HKUST-1結晶をガラス瓶の底によく広げた後、瓶を対流式オーブンに入れ、摂氏85度で36時間加熱します。母液をデカントし、最初に新しいDEFを瓶に加え、次にDEFを除去して、得られた結晶を洗浄します。

溶媒交換は、HKUST-1@MOF-5の入ったバイアルから保存溶媒とDEFを廃棄し、ジクロロメタンをバイアルに添加します。手動で振とうして効果的に交換し、ジクロロメタン溶媒を4時間ごとに3〜4回交換します。HKUST-1@MOF-5システムの001面と111面の計算構造モデルを示します。

立方体型HKUST-1、八面体型HKUST-1、立方体型および八面体型HKUST-1@MOF-5コアシェルの光学顕微鏡画像を示します。HKUST-1結晶は、無色のMOF-5結晶の中心に位置し、シームレスなインターフェースでコアシェル構造を提供します。ジエチルホルムアミドとジクロロメタンを含有したHKUST-1@MOF-5の写真と、立方体と八面体形状のHKUST-1を用いたコアシェルMOFの光学画像を示します。

画像は、HKUST-1、立方体と八面体形状のHKUST-1を備えたHKUST-1@MOF-5のPXRDパターンと、HKUST-1とMOF-5のシミュレートされたパターンを表しています。これらのPXRD測定により、コアシェル結晶の相純度が証明されました。ガラス瓶を対流式オーブンに入れると、コアMOFの発現が単独成長したコアシェルMOFを合成するために重要です。

PCN-68@MOF-5、UiO-66@MIL-88Bなどは、この手順に従うことで合成できるため、他のコアシェルペアに拡張できます。この技術は、コアシェルMOFを設計および合成して、特定のアプリケーションでの性能を向上させるための体系的な経路を提供することができます。