Síntesis de capa por capa y Transferencia de Independientes conjugados microporosas de polímero nanomembranes

Summary

In this paper we describe the interfacial synthesis of conjugated microporous polymers (CMP) on sacrificial substrates, and the dissolution of the substrate for the preparation of freestanding CMP nanomembranes. In addition, we will describe how the fragile nanomembranes can be transferred to other substrates.

Abstract

CMP como grandes materiales de área superficial han atraído creciente interés recientemente, debido a su alta variabilidad en la incorporación de grupos funcionales en combinación con su sobresaliente estabilidad térmica y química, y densidades bajas. Sin embargo, su naturaleza insoluble causa problemas en su procesamiento ya que las técnicas generalmente aplicados como recubrimiento por centrifugación no están disponibles. Especialmente para aplicaciones de membrana, en las que es deseable la tramitación de CMP como películas delgadas, los problemas de procesamiento han impedido su aplicación comercial.

Aquí se describe la síntesis interfacial de CMP películas delgadas sobre sustratos funcionalizados vía (LBL) la síntesis molecular capa por capa. Este proceso permite la preparación de películas con grosor y la composición deseada y los gradientes de composición incluso deseados.

El uso de soportes de sacrificio permite la preparación de membranas Autosoportados por disolución del soporte después dela síntesis. Para manejar este tipo de membranas independientes ultrafinas la protección con recubrimientos de sacrificio mostró una gran promesa, para evitar la rotura de las nanomembranes. Para transferir los nanomembranes al sustrato deseado, las membranas revestidas se upfloated en la interfase aire-líquido y luego se transfieren a través de recubrimiento por inmersión.

Introduction

The preparation of ultra-thin polymer membranes is of high interest for applications in gas separation and nanofiltration. Challenges in the synthesis are represented by (a) the control of the membrane thickness and the homogeneity and (b) transfer of such fragile membranes. To overcome challenge (a), molecular layer-by-layer synthesis¹ has shown great promise in controlling the thickness and homogeneity of thin films grown at the solid-liquid interface.^2,3 Controlling the number of layers linearly controls the film thickness. The l-b-l method has been successfully used to fabricate surface mounted metal organic frameworks (SURMOFs),^4-7 also the synthesis of thin polymer films via l-b-l reaction of polymer chains was demonstrated.⁸ The challenge (b) concerns the handling of these ultra-thin membranes. To avoid rupture or wrinkling of the nanomembranes sacrificial supports of coatings have shown great promise. ⁹

Here we will present a detailed protocol for synthesis of conjugated microporous polymer (CMP)^10-13 thin films through sequential addition of the molecular building blocks, with desired thickness and composition. The preparation of free-standing CMP nanomembranes is achieved by using a sacrificial support. To handle and transfer the CMP nanomembranes to other supports we will describe a simple protocol to protect the membranes with sacrificial coatings and their upfloating to the liquid air interface and subsequent transfer using dip-coating.

Protocol

1. Síntesis de CMP Thin Films través de la adición secuencial Autoensamblada monocapa (SAM) funcionalización de oro sobre mica. Prepare la solución 1 mM de 11-tioacetilo-undecano amida de ácido propargılico 14 en etanol (SAM-solución). Mezclar mediante baño ultrasónico hasta que la solución es clara. Proteja la botella de la luz usando papel de aluminio. Obtener oro mica recubierta de obleas en atmósfera de argón. Después de la retirada del recipiente de alma…

Representative Results

Las membranas se caracterizan por espectroscopia de absorción reflexión de infrarrojos (IRRAS). 16 La Figura 4 muestra IRRA-espectros a partir de una CMP-membrana transferido a una oblea de oro. Bandas típicas de las vibraciones de la columna vertebral aromático están a 1.605 cm -1, 1.515 cm -1 y 1.412 cm -1. Grupos alquino y azida sin reaccionar pueden ser observados por bandas características a 2.125 cm -1 y 1.227 cm-1. La…

Discussion

Para la síntesis de la CMP-película de la solución del catalizador tiene que ser fresco. Un catalizador roto (es decir, oxidada) se indica mediante una coloración azul de la solución. La solución fresca es incoloro.

Un punto crucial es cortar los bordes del sustrato mica después de revestimiento por rotación PMMA. También defectos en el sustrato se deben cortar, es decir, cada punto fuera el PMMA pueda entrar en contacto con el sustrato de mica, a causa de…

Materials

Acetone	VWR BDH Prolabo	20066.330	AnalR NORMAPUR
Potassium iodide	VWR BDH Prolabo	26846.292	AnalR NORMAPUR
Ethyl acetate	VWR BDH Prolabo	23882.321	AnalR NORMAPUR
Tetrahydrofurane (THF)	VWR BDH Prolabo	28559.320	HiPerSolv CHROMANORM
THF waterfree	Merck Millipore	1.08107.1001	SeccoSolv
Iodine	Sigma-Aldrich	20,777-2
Tetrakis(acetonitrile)copper(I)hexafluoro-phosphate	Sigma-Aldrich	346276-5G
Poly(methyl methacrylate) 996 kDa (PMMA)	Sigma-Aldrich	182265-25G
1.1.1.1 Methanetetrayltetrakis(4-azidobenzene) (TPM-azide)			provided by AK Prof. Bräse. Institute of organic chemistry, Karlsruhe Institute of Technology. Synthesized according to9
1.1.1.1 Methanetetrayltetrakis(4-ethinylenebenzene) (TPM-alkyne)			provided by AK Prof. Bräse. Institute of organic chemistry, Karlsruhe Institute of Technology. Synthesized according to9
11-thioacetyl-undecaneacid propargylamide			provided by AK Prof. Bräse. Institute of organic chemistry, Karlsruhe Institute of Technology. Synthesized according to8
gold/titan coated silicium-wafer	Georg Albert PVD, 76857 Silz, Germany
gold coated mica	Georg Albert PVD, 76857 Silz, Germany