מסגרת המתכת האורגנית (MOF) מורכבת מיוני מתכת המוקפים מעת לעת במולקולות גישור אורגניות. למסגרות קריסטל היברידיות אלה יש מבנה חלול דמוי כלוב.
מבנה ייחודי זה מספק פוטנציאל רב למגוון רחב של יישומים בתחומי אגירת אנרגיה, המרה כימית, אופטואלקטרוניקה, חישת פיגור כימי ואלקטרוקטליזה (פוטואלקטרית).
MOF יצא בתחילת שנות ה-2000 והוא ננו-חומר טוב מאוד. למרות שיישומים רבים משתמשים ב- MOF, מעט ידוע על אופן הפעולה של חמצן בסינתזה של MOF.
כימאים מהמרכז לחומרי פחמן רב-ממדיים (CMCM) במכון למדע בסיסי (IBS) במכון הלאומי למדע וטכנולוגיה של Ulsan (IBIST), בהנהגתם של המנהל רודני ס. רואף והכימאי הבכיר ד"ר יי ג'יאנג, וכן UNIST ו-Sungkyunkwan עמיתים באוניברסיטה (SKKU) קבעו כיצד חמצן משפיע על הסינתזה של ה-MOF החדש; מסגרת אורגנית של מתכת 1,3,5-triamino-2,4,6-benzotriol [Cu 3 (TABTO) 2-MOF] .
הממצאים שלהם פורסמו במאמר האחרון בכתב העת של האגודה האמריקנית לכימיה ("סינתזה של נחושת 1,3,5-טריאמינו-2,4,6-בנזנטריול מתכת-אורגנית מסגרת").
איור 1 המבנה של Cu 3 (TABTO) 2-MOF (אטומי פחמן, חנקן, חמצן, מימן ונחושת הם אפור, כחול, אדום, לבן וסגול, בהתאמה).
"מכיוון שליגנדים אורגניים פעילי חיזור רגישים בדרך כלל לחמצן, נוכחות חמצן היא חסרת ערך בתגובות אורגניות רבות. עם זאת, חמצן עשוי לסייע בסינתזה של כמה MOFs המבוססים על ליגנדים פעילי חיזור, אך כימאים רבים לא הבינו זאת. " ד"ר יי ג'יאנג, המחבר הראשי של המחקר ציין. החוקרים סינתזו סוג MX 2 Y 2 מצומד דו-ממדי (M = מתכת, X, Y = N, S, O ו-X! = Y) המבוסס על ליגנדים פעילים חיזור Cu 2 (TABTO) 3-MOF, 2, 3-triamino -5-בנזטריול).
על ידי השוואת תוצאות הניסוי באוויר ובגז אינרטי (ארגון), נקבע תפקיד החמצן בסינתזת MOF: נחושת טהורה 3 (TABTO) 2 -MOF מופקת בנוכחות חמצן, בעוד Cu 3 (TABTO) 2- MOF נוצר יחד עם מתכת נחושת אם חסר חמצן.
ד"ר ג'יאנג הוסיף: "המחקר שלנו מראה שחמצן מונע מהליגנדים הללו להפחית יוני Cu (I ו-II) למתכת Cu, ובכך לקדם את הסינתזה של MOF טהור".
הם גם חשפו כי Cu 3 (TABTO) 2-MOF הופך להיות מוליך לאחר חמצון כימי על ידי יוד עקב היווצרות של CuI ונשאים. במקור זה היה מבודד כמעט ללא מוליכות.
המוליכות של חלקיקי Cu 3 (TABTO) 2-MOF המסונתזים באוויר על ידי סימום עם יוד מייצרת 0.78 סימנס לסנטימטר. ניסויים וניתוח נוספים מצאו את התכונות המתכתיות של החומר.
המבנה עוצב באמצעות חישובים מפורטים של תיאוריית פונקציונליות הצפיפות (DFT). החוקרים השתמשו גם בדיפרקציה של קרני רנטגן, השתקפות מפוזרת של UV-vis, פוטואלקטרון בקרני רנטגן, תהודה פרמגנטית אלקטרונית וספקטרוסקופיה של ראמאן כדי לדגמן את המבנה של ה-MOF הדו-ממדי. מחקר ניסיוני.
"העבודה שלנו תורמת להבנה בסיסית של תפקיד החמצן בסינתזה של MOF המבוסס על ליגנים פעילים חיזור, וצריכה לעורר את הקהילה לשים לב יותר לתפקיד החמצן בסינתזה של MOF המבוסס על ליגנים פעילים לחזור. תפקיד ," אמר המנהל רודני ס. רואף, המחבר המקביל של המחקר. ד"ר ג'יאנג הסביר עוד: "רוב העבודה בתחום זה התמקדה בסינתזה של סוג MX4 (M = מתכת, X = N, O או S ) MOF מבוסס על ליגנדים פעילים חיזור. MOF מוליך חדש שאינו מסוג MX4 הסינתזה של Cu 3 (TABTO) 2-MOF היא מאתגרת ומשמעותית כאחד. Cu 3 (TABTO) 2-MOF שסונתז טרי והן מסומם יוד עשויה להיות שימושית בקטליזה ויישומים הקשורים לאנרגיה."
משתפי הפעולה של UNIST ו-SKKU מדדו את המאפיינים הפיזיקליים ועיצבו באופן תיאורטי את ה-MOF החדש. פרופסור YOO Jung-Woo ופרופסור OH Inseon מהמחלקה שלו למדעי החומרים והנדסת חומרים ב-UNIST חקרו את המוליכות של Cu 3 (TABTO) 2-MOF המושרה על ידי סימום יוד.
פרופסור הואנג רונגשי מהמחלקה לפיזיקה של אוניברסיטת סונגקיונקוואן והחוקר הפוסט-דוקטורט שלו ד"ר שו יוצ'נג דנו גם בתכונות המתכתיות של החומר המסומם ביוד זה. פרופסור KWAK Sang Kyu ותלמיד בית הספר להנדסת אנרגיה וכימית UNIST שלו JOO Se Hun דגלו את המבנה באמצעות חישובי DFT מפורטים.
קישור למאמר זה: חמצן יכול לעזור לסנתז מסגרת אורגנית של מתכת
הצהרה מחודשת: אם אין הוראות מיוחדות, כל המאמרים באתר זה מקוריים. אנא ציין את המקור להדפסה חוזרת: https: //www.cncmachiningptj.com/，thanks！
PTJ® מספק מגוון רחב של דיוק מותאם אישית