プラズマを介した疎水性有機金属フレームワークの製造は、アンモニアの除去のためにペルフルオロアルカンの化学的気相成長法を強化
Summary
本明細書にそれらの安定性および疎水性を高めるために、このような金属 – 有機骨格としての微孔性材料上にペルフルオロアルカンのプラズマ化学気相堆積のための手順が記載されている。さらに、サンプルのミリグラム量の破過試験は詳細に記載されている。
Abstract
ペルフルオロアルカンのプラズマ強化化学蒸着（PECVD）は、長い表面の濡れ性を調整するために研究されている。このような有機金属構造体（MOF）のような高表面積のマイクロポーラス材料については、固有の課題は、PECVDトリートメントには自分自身を提示。ここに条件多湿以前に不安定であったMOFの開発のためのプロトコルが提示されている。プロトコルは、（また、香港科技大学-1とも呼ばれる）のCu-BTC、ペルフルオロアルカンのPECVD、多湿条件下での材料の経年変化、および微孔性材料のミリグラム量でのその後のアンモニアmicrobreakthrough実験のCu-BTCの治療の合成を記載している。以前にPECVD法によって処理されている大部分の材料又は表面と比較した場合のCu-BTCは、極めて高い表面積（〜1800メートル2 / g）を有する。例えば、チャンバ圧力、処理時間などのパラメータは、パーフルオロアルカンプラズマが確実に浸透することが極めて重要であり、反応インナーMOF面とS。さらに、実験はここに記載のmicrobreakthroughアンモニアのプロトコルは、テストガスおよび微孔性材料、様々に利用することができる。
Introduction
有機金属構造体（MOF）は、有毒ガス除去1-3多孔質材料のリーディングクラスとなっている。 MOFは、標的化学的相互作用のための機能を調整する前例のない能力を有する。以前に例外的に高いアンモニア負荷を有することが見出されている（また、2 HKUST-1またはCu 3（BTC）としても知られる）のCu-BTCであるが、これは、材料の構造的安定性4のコストである。のCu-BTCに関するさらなる研究は、水分自体は、多くの潜在的な用途のために無効5,6,21それをレンダリングする、MOF構造を分解することができることを示している。液体の水や高湿度の存在下でのMOFを含む特定のカルボン酸の構造的な不安定性は、商業や工業用途7で使用する主要な抑止力となっている。
これは、湿度の存在下での固有の安定性を有するように化学的除去に用いられるのMOFのための最も理想的である。しかし、多くのMOMOF-74とCu-BTCのようなオープン金属部位を持つ多くのMOFは、優れた化学的除去能力2,4,8,9を持っている間、このようなUIO-66のような優れた安定性とFSは、、、貧しい化学的除去能力を持っている。 MOF-74とCu-BTCで開か金属部位は、アンモニアなどの有毒ガスの取り込みを強化するが、これらのサイトには、活性部位を汚染し、構造的な故障につながる多くの場合、水と結合しやすい。水に不安定なMOFの化学的性質を維持するために、MOFは、水安定性を高めるために様々な試みがなされている。 MOF-5は、MOFの周りに炭素層を形成することにより、熱処理の際に耐湿性の向上を有することが示されているが、疎水性の増加は、表面積および最終的に10の機能を犠牲にしてである。 MOF-5はまた、そのhydrostabilityは、Ni 2 +イオン11を用いてドーピングによって増加有することが示されている。さらに、1,4 – ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン含有（またDMOFsとしても知られる）ING MOFは、1,4 -ベンゼンジカルボキシレートリンカー12,13上の種々のペンダント基を組み込むことによって水安定性の同調を示すために使用されてきた。
MOFは、特定のhydrostabilityの不足、高い有毒ガスが吸収され、具体的なものは、その疎水性を増加させるために14 MOFの表面にフッ素化されたグループを作成するためにペルフルオロアルカンのプラズマ強化化学蒸着（PECVD）の使用につながった。この技術は、芳香族水素、並びにのMOFの内面上の他の潜在的な官能基を含有する任意のMOFを変更するために使用することができることをユニークな利点を提供する。しかしながら、この技術は、プラズマ中の高反応性ラジカルの形成を制御することは困難であることができる。ラジカルは芳香族の水素原子と反応するだけでなく、CF X基で既にMOF表面にのみ反応していない。手順の注意深い制御は、細孔BLOを確保する必要があるckageは財務省が無効レンダリング、発生しません。この技術は、炭素材料の濡れ特性を変化させるために他のユーザーによって使用されてきたが、我々の知る限り、それは、以前は微孔質材料のhydrostabilityを高めるために使用されていなかった15,16。
Protocol
Representative Results
Discussion
のCu-BTCの合成は、ほとんどのMOFのように、使用される反応物の比および合成で実施される温度に大きく依存することができる。合成に使用される温度又は溶媒をMOF構造20の別の形態を産生することが示されている変える。したがって、任意のMOF合成されるために、文献に記載された手順に従うことが強く重要である。合成を実施するには、容器を選択する際に、さらに、1は、反応物?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
著者はの低圧プラズマ技術における専門知識のためのプロジェクト数BA07PRO104、マーティン·スミス、コリーヌ·ストーン、防衛科学技術研究所（DSTL）のコリン·ウィリスの下での資金調達のための国防脅威削減局に感謝し、そしてマシューBroweとウェズリー·ゴードンそれぞれmicrobreakthroughテストと接触角測定用のエッジウッド化学生物学センター（ECBC）。
Materials
| Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| Copper (II) Nitrate Trihydrate | Sigma-Aldrich | 61194 | |
| Trimesic acid | Sigma-Aldrich | 482749 | |
| Ethanol | Sigma-Aldrich | 130147 | |
| Dimethyl Formamide | Sigma-Aldrich | 319937 | |
| Dichloromethane | Sigma-Aldrich | 187332 | |
| Hexafluoroethane | Synquest Labs | 1100-2-05 | |
| Femto-Plasma System | Diener Electronic | Basic unit type B | |
| Plasma Generator | Diener Electronic | Type D | 0-100 W at 13.56 MHz |
| Rotary Vane Pump for Plasma System | Leybold | D16BCS PFPE | Appropriate for corrosive gases |
| Powder Treatment Device | Diener Electronic | Option 5.9 | Glass bottle and rotating devise within plasma system |
| Environmental Chamber | Associated Environmental Systems | HD-205 | |
| Gas Chromatograph | Hewlet Packard | HP5890 Series II | |
| Photoionization Detector | O-I Analytical | 4430/5890 | |
| Photoionization Detector Lamp | Excilitis | FK-794U | |
| Water bath | NESLAB | RTE-111 | |
| Fritted glass tubes | CDA Analytical | MX062101 | Dynatherm sampling tubes |
Riferimenti
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