Металлическая органическая нанотрубка
Металлические нанотрубки ( МОНТ ) представляют собой класс кристаллических координационных полимеров, состоящих из органических лигандов , связанных с металлическим или металлическим кластером , которые образуют одностенные одномерные пористые структуры. [ 1 ] [ 2 ] Использование органических лигандов позволяет настроить свойства полученного материала, как в родительском классе металлических органических рамок (MOF), но, как и углеродные нанотрубки , монты являются анизотропными структурами.
Структура
[ редактировать ]Монты имеют три основных компонента: органический мостовой лиганд , неорганический металлический или металлический кластер и лиганд, ограничивающий размерность полученной структуры. [ 1 ] Мост-лиганд, как правило, является ди-, три- или тетравалентным , в то время как конструкции лиганда и металла, аналогичные вторичным строительным единицам (SBU) в MOF. Монты имеют топологии , которые могут быть классифицированы как спиральные катушки , сложенные макроциклические кольца, колонны металлических цепочек или (M, N) каркасных сетей . [ 1 ]
Спиральную катушку можно рассматривать как линейный координационный полимер, который деформируется в спиральной конформации, что приводит к структуре в форме трубки. Макроциклические кольцевые монты - это макроциклы, слитые с помощью координационных связей для построения бесконечной трубки. Монты с цепью столбов представляют собой две, три или четыре линейных цепи металлических металлов, соединенных с помощью органических линкеров, чтобы сформировать нанотрубку. (M, N) Сетки каркасов построены из одного органического линкера, функционирующего как узлы в топологической сети, где «M» представляет количество металлических линкеров, в то время как «N» представляет количество органических узлов. [ 1 ]
Синтез и свойства
[ редактировать ]Монты синтезируются главным образом через подход сорвотермического синтеза снизу вверх из смеси органических лигандов и металла. В синтезах снизу вверх лиганды координируются с металлами и быстро образуют предварительные кристаллиты, которые созреть в хорошо развитые кристаллы через равновесные процессы. [ 3 ] Этот процесс может изгнать дефекты, поскольку дискретные молекулы добавляют к существующим кристаллическим структурам обратимо в течение нескольких часов до дней. Молекулы гостей, такие как диметилформамид или N -метил-2-пирролидон, часто играют жизненно важную роль в формировании монтов. [ 1 ]
Другой маршрут синтеза MONT выполняется через скручивание двухмерного листа в нанотрубку. Этот метод опирается на отшелушивание листа, включенное слабыми взаимодействиями межслойных слоев . После того, как листы были разделены, химические напряжения, вызванные материалом -хозяином, заставляет лист скручивать себя и образовывать Монт. [ 4 ]
Тщательный выбор лигандов и металлов в Монтах позволяет настраивать размеры и размеры пор, что приводит к таким приложениям, как разделение жидкости , хранение водорода , в качестве ионного обменного материала и химического зондирования. [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]
Смотрите также
[ редактировать ]References
[edit]- ^ Jump up to: a b c d e Jia, Jia-Ge; Zheng, Li-Min (January 2020). "Metal-organic nanotubes: Designs, structures and functions". Coordination Chemistry Reviews. 403: 213083. doi:10.1016/j.ccr.2019.213083. ISSN 0010-8545.
- ^ Fu, Quanbin; Lu, Yuanyue; Sun, Xin; Wang, Xiaoli; Ai, Shi-yun; Zhao, Ru-Song (1 June 2023). "Recent advances and applications of metal-organic nanotubes in separation and sensor detection science". TrAC Trends in Analytical Chemistry. 163: 117052. doi:10.1016/j.trac.2023.117052. ISSN 0165-9936.
- ^ Aoyagi, Masaru; Tashiro, Shohei; Tominaga, Masahide; Biradha, Kumar; Fujita, Makoto (2002). "Spectroscopic and crystallographic studies on the stability of self-assembled coordination nanotubes". Chem. Commun. (18): 2036–2037. doi:10.1039/B205194J. PMID 12357767.
- ^ Adarsh, Nayarassery N.; Dîrtu, Marinela M.; Naik, Anil D.; Léonard, Alexandre F.; Campagnol, Nicolo; Robeyns, Koen; Snauwaert, Johan; Fransaer, Jan; Su, Bao Lian; Garcia, Yann (9 March 2015). "Single-Walled Metal–Organic Nanotube Built from a Simple Synthon". Chemistry – A European Journal. 21 (11): 4300–4307. doi:10.1002/chem.201405859. ISSN 0947-6539. PMID 25601611.
- ^ Murdock, Christopher R.; Jenkins, David M. (6 August 2014). "Isostructural Synthesis of Porous Metal–Organic Nanotubes". Journal of the American Chemical Society. 136 (31): 10983–10988. doi:10.1021/ja5042226. ISSN 0002-7863. PMID 25055224.
- ^ Kong, Guo-Qiang; Ou, Sha; Zou, Chao; Wu, Chuan-De (5 December 2012). "Assembly and Post-Modification of a Metal–Organic Nanotube for Highly Efficient Catalysis". Journal of the American Chemical Society. 134 (48): 19851–19857. doi:10.1021/ja309158a. ISSN 0002-7863. PMID 23163641.
- ^ Yamagishi, Hiroshi; Fukino, Takahiro; Hashizume, Daisuke; Mori, Tadashi; Inoue, Yoshihisa; Hikima, Takaaki; Takata, Masaki; Aida, Takuzo (24 June 2015). "Metal–Organic Nanotube with Helical and Propeller-Chiral Motifs Composed of a C 10 -Symmetric Double-Decker Nanoring". Journal of the American Chemical Society. 137 (24): 7628–7631. doi:10.1021/jacs.5b04386. ISSN 0002-7863. PMID 26053066.
- ^ Xin, Xuelian; Zhang, Minghui; Zhao, Jianwei; Han, Chengyou; Liu, Xiuping; Xiao, Zhenyu; Zhang, Liangliang; Xu, Ben; Guo, Wenyue; Wang, Rongming; Sun, Daofeng (19 January 2017). "Fluorescence turn-on detection of uric acid by a water-stable metal–organic nanotube with high selectivity and sensitivity". Journal of Materials Chemistry C. 5 (3): 601–606. doi:10.1039/C6TC05034D. ISSN 2050-7534.
- ^ Dai, Fangna; He, Haiyan; Sun, Daofeng (29 October 2008). "A Metal−Organic Nanotube Exhibiting Reversible Adsorption of (H 2 O) 12 Cluster". Journal of the American Chemical Society. 130 (43): 14064–14065. doi:10.1021/ja805920t. ISSN 0002-7863. PMID 18831586.
- ^ Jayasinghe, Ashini S.; Salzman, Samuel; Forbes, Tori Z. (7 December 2016). "Metal Substitution into Metal Organic Nanotubes: Impacts on Solvent Uptake and Stability". Crystal Growth & Design. 16 (12): 7058–7066. doi:10.1021/acs.cgd.6b01268. ISSN 1528-7483.