Jump to content

ХКУСТ-1

Каркасная структура десольвированного HKUST-1. Сферы представляют собой два разных типа пор внутри каркасной структуры. Синий: металл, красный: кислород, черный: углерод.
Гребной агрегат (вторичный строительный блок) конструкции ХКУСТ-1 в гидратированном состоянии. Одна молекула воды координирована с каждым металлическим центром в осевом положении.
Гребной агрегат (вторичный строительный блок) конструкции ХКУСТ-1 в обезвоженном состоянии. Осевые позиции в металлических центрах не заняты (= координационно-ненасыщенный участок, CUS).

1 ( Гонконгский университет - науки технологий , и HKUST HKUST ) [ 1 ] который еще называют МОФ-199, [ 2 ] — материал класса металлоорганических каркасов (МОФ). Металлоорганические каркасы представляют собой кристаллические материалы, в которых металлы связаны лигандами (так называемыми линкерными молекулами) с образованием повторяющихся координационных мотивов, простирающихся в трех измерениях. Каркас HKUST-1 состоит из димерных металлических звеньев, которые соединены линкерными молекулами бензол-1,3,5-трикарбоксилата . Блок гребного колеса - это обычно используемый структурный мотив для описания координационной среды металлоцентров, который также называется вторичной строительной единицей (SBU) структуры HKUST-1. Лопастное колесо состоит из четырех молекул-линкеров бензол-1,3,5-трикарбоксилата, которые соединяют два металлических центра. Одна молекула воды координируется с каждым из двух металлических центров в осевом положении лопастного блока в гидратированном состоянии, которое обычно находится при обращении с материалом на воздухе. После процесса активации (нагрев, вакуум ) эти молекулы воды могут быть удалены (дегидратированное состояние) и координационное место у атомов металла останется незанятым. Этот незанятый координационный сайт называется координационно-ненасыщенным сайтом (CUS) и может быть доступен другим молекулам.

Структурные аналоги

[ редактировать ]

Монометаллические аналоги ХКУСТ-1

[ редактировать ]

С 2+ был использован в качестве металлоцентра в первом синтезированном материале HKUST-1, [ 1 ] но структура HKUST-1 была получена и с другими металлами. Степень окисления большинства используемых металлов +II, что приводит к нейтральной общей структуре. В случае трехвалентных металлов (степень окисления +3) весь каркас заряжен положительно и требует, чтобы анионы компенсировали заряд и гарантировали нейтральность заряда. [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]

Обзор монометаллических аналогов ХКУСТ-1
Металлический центр и

степень окисления

Год первого

публикация

Альтернатива

имя

Цитирование
С 2+ 1999 Cu 3 BTC 2

CuBTC

[ 1 ] [ 6 ]
Мо 2+ 2006 ТУДМОФ-1 [ 7 ]
Фе 2+/3+ 2007 [ 5 ]
Кр 2+ 2010 [ 8 ]
В 2+ 2011 [ 9 ]
Зн 2+ 2011 [ 10 ]
Ру 2+/3+ 2011 [ 4 ]
Мин. 2+ 2012 [ 11 ]
Фе 2+ 2012 [ 11 ]
Ко 2+ 2012 [ 11 ]
Фе 3+ 2014 [ 3 ]
Ру 2+ 2016 [ 12 ]
Фе 2+ 2019 [ 13 ]

Смешанно-металлические аналоги HKUST-1

[ редактировать ]

Помимо монометаллических аналогов HKUST-1 было синтезировано несколько смешанных металлических материалов HKUST-1, в которых два металла включены в структуру каркаса в кристаллографически эквивалентных позициях. Включение двух металлов может быть достигнуто путем использования обоих металлов для синтеза (прямой синтез) или путем использования постсинтетического обмена металлов . Для постсинтетического обмена металлов на первом этапе синтезируют монометаллический материал HKUST-1. Впоследствии этот монометаллический HKUST-1 суспендируют в растворе, содержащем второй металл, что приводит к обмену металлоцентров в каркасе, что приводит к образованию смешанного металлического HKUST-1.

Обзор смешанных аналогов HKUST-1
Металлоцентры и

степени окисления

Соотношения металлов

[-]

Метод синтеза Цитирование
С 2+ / Зн 2+ 0.99 : 0.01 Прямой синтез [ 14 ]
0.99 : 0.01

0.97 : 0.03

0.95 : 0.05

0.90 : 0.10

0.79 : 0.21

[ 15 ]
0.95 : 0.05

0.90 : 0.10

Прямой синтез

шаровая мельница (механохимическая)

[ 16 ]
С 2+ / В 2+ 0.70 : 0.30

0.50 : 0.50

0.20 : 0.80

Прямой синтез [ 17 ]
С 2+ / Ру 3+ 0.92 : 0.08 Прямой синтез [ 18 ]
С 2+ / В + не сообщается Постсинтетический металлообмен [ 19 ]
С 2+ / Мин 2+ 0.94 : 0.06 Постсинтетический металлообмен [ 20 ]
С 2+ / Фе 3+ 0.86 : 0.14 Постсинтетический металлообмен [ 20 ]
С 2+ / Ко 2+ 0.74 : 0.26 Постсинтетический металлообмен [ 20 ]
С 2+ / Пд 2+ 0.91 : 0.09

0.86 : 0.14

0.80 : 0.20

Прямой синтез [ 21 ]
0.81 : 0.19

0.59 : 0.41

[ 22 ]
Ру 2+/3+ / резус 2+ 0.95 : 0.05

0.89 : 0.11

0.79 : 0.21

0.47 : 0.53

0.24 : 0.76

0.03 : 0.97

Прямой синтез [ 23 ]
С 2+ / Фе 3+ 0.69 : 0.31 Прямой синтез [ 24 ]
С 2+ / Зн 2+ / Пн 6+ 0.80 : 0.15 : 0.05

0.70 : 0.15 : 0.15

0.55 : 0.15 : 0.30

Прямой синтез

шаровая мельница (механохимическая)

[ 16 ]

Теоретически рассчитанные аналоги ХКУСТ-1

[ редактировать ]

Несколько аналогов HKUST-1 уже синтезировано, но несколько исследовательских групп исследовали свойства структуры HKUST-1 посредством теоретических расчетов. [ 25 ] [ 26 ] [ 27 ] [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ] Для этого на теоретическом уровне в каркас были включены дополнительные металлоцентры, не использованные для синтеза (например, Sc, V, Ti, W, Cd). [ 27 ] [ 28 ] Сообщалось также о теоретических исследованиях смеси металлов HKUST-1, содержащей Cu в сочетании с различными другими металлами (например, W, Re, Os, Ir, Pt, Au), из которых несколько комбинаций металлов не были синтезированы. [ 29 ] [ 30 ]

  1. ^ Jump up to: а б с Чуй, СС (19 февраля 1999 г.). «Химически функционализируемый нанопористый материал [Cu3(TMA)2(H2O)3]n». Наука . 283 (5405): 1148–1150. Бибкод : 1999Sci...283.1148C . дои : 10.1126/science.283.5405.1148 . ПМИД   10024237 .
  2. ^ Бритт, Д.; Траншмонтань, Д.; Яги, О.М. (19 августа 2008 г.). «Металорганические каркасы с высокой производительностью и селективностью по вредным газам» . Труды Национальной академии наук . 105 (33): 11623–11627. Бибкод : 2008PNAS..10511623B . дои : 10.1073/pnas.0804900105 . ISSN   0027-8424 . ПМЦ   2575308 . ПМИД   18711128 .
  3. ^ Jump up to: а б Sotnik, S. A.; Kolotilov, S. V.; Kiskin, M. A.; Dobrokhotova, Zh. V.; Gavrilenko, K. S.; Novotortsev, V. M.; Eremenko, I. L.; Imshennik, V. K.; Maksimov, Yu. V.; Pavlishchuk, V. V. (April 2014). "Synthesis, crystal structure, and physicochemical properties of the new metal-organic framework — the iron(iii) complex with benzene-1,3,5-tricarboxylate". Russian Chemical Bulletin . 63 (4): 862–869. doi : 10.1007/s11172-014-0522-x . ISSN  1066-5285 . S2CID  95858713 .
  4. ^ Jump up to: а б Козачук Олеся; Юсенко Кирилл; Ной, Хешмат; Ван, Юэмин; Валлек, Стефан; Глейзер, Торстен; Фишер, Роланд А. (2011). «Сольвотермический рост рутениевого металлоорганического каркаса со структурным типом HKUST-1 в виде тонких пленок на оксидных поверхностях» . Химические коммуникации . 47 (30): 8509–11. дои : 10.1039/c1cc11107h . ISSN   1359-7345 . ПМИД   21716991 .
  5. ^ Jump up to: а б Се, Линьхуа; Лю, Шуся; Гао, Чаоин; Цао, Руиге; Цао, Цзяньфан; Сунь, Чуньянь; Су, Чжунминь (15 августа 2007 г.). «Тримесаты железа (II, III) смешанной валентности с открытыми каркасами, модулированными растворителями». Неорганическая химия . 46 (19): 7782–7788. дои : 10.1021/ic062273m . ISSN   0020-1669 . ПМИД   17696421 .
  6. ^ Мин Ван, Цин; Шен, Донмин; Бюлов, Мартин; Линг Лау, Миу; Дэн, Шугуан; Фитч, Фрэнк Р.; Лемкофф, Норберто О; Семансин, Джессика (16 сентября 2002 г.). «Металлоорганические молекулярные сита для разделения и очистки газов». Микропористые и мезопористые материалы . 55 (2): 217–230. дои : 10.1016/S1387-1811(02)00405-5 .
  7. ^ Крамер, Маркус; Шварц, Ульрих; Каскель, Стефан (2006). «Синтез и свойства металлоорганического каркаса Mo3(BTC)2 (ТУДМОФ-1)» . Журнал химии материалов . 16 (23): 2245. doi : 10.1039/b601811d . ISSN   0959-9428 .
  8. ^ Мюррей, Лесли Дж.; Динка, Мирча; Яно, Джунко; Чаван, Сачин; Бордига, Сильвия; Браун, Крейг М.; Лонг, Джеффри Р. (16 июня 2010 г.). «Высокоселективное и обратимое связывание O 2 в Cr 3 (1,3,5-бензолтрикарбоксилате) 2». Журнал Американского химического общества . 132 (23): 7856–7857. дои : 10.1021/ja1027925 . ISSN   0002-7863 . ПМИД   20481535 .
  9. ^ Маниам, Паланикумар; Сток, Норберт (6 июня 2011 г.). «Исследование пористых металлоорганических каркасов на основе никеля, содержащих неорганические строительные элементы лопастного типа, высокопроизводительными методами». Неорганическая химия . 50 (11): 5085–5097. дои : 10.1021/ic200381f . ISSN   0020-1669 . ПМИД   21539354 .
  10. ^ Фельдблюм, Джереми И.; Лю, Мин; Гидли, Дэвид В.; Мацгер, Адам Дж. (16 ноября 2011 г.). «Устранение несоответствий между кристаллографической пористостью и гостевым доступом на примере Zn-HKUST-1». Журнал Американского химического общества . 133 (45): 18257–18263. дои : 10.1021/ja2055935 . ISSN   0002-7863 . ПМИД   22011056 .
  11. ^ Jump up to: а б с Чжан, Чжэньцзе; Чжан, Линьпин; Войтас, Лукаш; Эддауди, Мохамед; Заворотко, Майкл Дж. (18 января 2012 г.). «Матричный синтез сетей на основе октахемиоктаэдрических клеток, инкапсулирующих каталитически активные металлопорфирины». Журнал Американского химического общества . 134 (2): 928–933. дои : 10.1021/ja208256u . ISSN   0002-7863 . ПМИД   22208770 .
  12. ^ Чжан, Вэньхуа; Фрайтаг, Керстин; Ваннапайбун, Суттипонг; Шнайдер, Кристиан; Эпп, Константин; Кислих, Грегор; Фишер, Роланд А. (19 декабря 2016 г.). «Разработка высокопористого Ru II,II аналога HKUST-1». Неорганическая химия . 55 (24): 12492–12495. doi : 10.1021/acs.inorgchem.6b02038 . ISSN   0020-1669 . ПМИД   27989180 .
  13. ^ Юэ, Яньфэн; Арман, Хади; Чен, Банглин (17 мая 2019 г.). «Безвоздушный синтез железометаллоорганического каркаса со структурой HKUST-1 и его мессбауэровским спектром». Журнал неорганической и общей химии . 645 (11): 797–800. дои : 10.1002/zaac.201900066 . ISSN   1521-3749 . S2CID   182860287 .
  14. ^ Господи, Беттина; Эйзингер, Конрад; Гуль-Э-Нур, Фархана; Бертмер, Марко; Хартманн, Мартин; Химсль, Дитер; Пеппль, Андреас (07 октября 2010 г.). «Спектроскопия непрерывного и импульсного электронного спинового резонанса парамагнитных каркасных ионов меди в легированном Zn (II) пористом координационном полимере Cu 3- x Zn x (btc) 2». Журнал физической химии C. 114 (39): 16630–16639. дои : 10.1021/jp105955w . ISSN   1932-7447 .
  15. ^ Гуль-Э-Нур, Фархана; Господи, Беттина; Мендт, Матиас; Химсль, Дитер; Пеппль, Андреас; Хартманн, Мартин; Хаазе, Юрген; Краутшайд, Харальд; Бертмер, Марко (04 октября 2012 г.). «Формирование смешанных металлических каркасов Cu 3– x Zn x (btc) 2 с различным содержанием цинка: включение Zn 2+ в структуру металл-органический каркас по данным твердотельного ЯМР». Журнал физической химии C. 116 (39): 20866–20873. дои : 10.1021/jp3054857 . ISSN   1932-7447 .
  16. ^ Jump up to: а б Ли, Су-Гён; Хонг, До-Янг; Чон, Мён Гын; Юн, Джи Ун; Пэ, Чонюн; Ким, Янг Док; Чанг, Чон-Сан; Хван, Ён Кю (15 ноября 2017 г.). «Триметаллический тримесат меди с изоморфно замещенным Mo (VI) и его каталитические свойства». Микропористые и мезопористые материалы . 253 : 223–232. дои : 10.1016/j.micromeso.2017.07.007 .
  17. ^ Ху, Цзюэ; Ю, Хуэйцзин; Дай, Вэй; Ян, Сяоян; Ху, Синь; Хуан, Хэ (2014). «Усиленное адсорбционное удаление опасного анионного красителя «конго красный» смешанным металлоорганическим пористым материалом Ni/Cu» . РСК Адв . 4 (66): 35124–35130. дои : 10.1039/C4RA05772D . ISSN   2046-2069 .
  18. ^ Готхардт, Майке А.; Шох, Роланд; Вольф, Силке; Бауэр, Матиас; Кляйст, Вольфганг (2015). «Синтез и характеристика биметаллического металлоорганического каркаса Cu–Ru-BTC со структурой HKUST-1» . Транзакции Далтона . 44 (5): 2052–2056. дои : 10.1039/C4DT02491E . ISSN   1477-9226 . ПМИД   25518915 .
  19. ^ Сунь, Чжиго; Ли, Банда; Чжан, Юэ; Лю, Хай-оу; Гао, Сюнхоу (10 января 2015 г.). «Ag – Cu – BTC, полученный путем постсинтетического обмена, как эффективный катализатор селективного окисления толуола в бензальдегид». Катализные коммуникации . 59 : 92–96. дои : 10.1016/j.catcom.2014.09.047 .
  20. ^ Jump up to: а б с Сава Галлис, Дорина Ф.; Паркс, Мари В.; Грейтхаус, Джеффри А.; Чжан, Сяои; Ненофф, Тина М. (24 марта 2015 г.). «Повышенная селективность по O 2 по сравнению с N 2 за счет частичного замещения металла в Cu-BTC». Химия материалов . 27 (6): 2018–2025. дои : 10.1021/см5042293 . ISSN   0897-4756 . ОСТИ   1184988 .
  21. ^ Чжан, Вэньхуа; Чен, Чжихао; Ан-Наджи, Маджд; Го, Пэнху; Цвик, Стефан; Хальбхерр, Олеся; Ван, Юэмин; Мюлер, Мартин; Уайльд, Николь; Глейзер, Роджер; Фишер, Роланд А. (2016). «Одновременное введение различных активных центров палладия в MOF посредством однореакторного синтеза: Pd@[Cu 3-x Pd x (BTC) 2 ] n» . Транзакции Далтона . 45 (38): 14883–14887. дои : 10.1039/C6DT02893D . ISSN   1477-9226 . ПМИД   27604131 .
  22. ^ Го, Пэнху; Фрёзе, Кристиан; Фу, Ци; Чен, Йен-Тин; Пэн, Баосян; Кляйст, Вольфганг; Фишер, Роланд А.; Мюлер, Мартин; Ван, Юэмин (20 сентября 2018 г.). «Смешанный металл CuPd HKUST-1 как катализатор аэробного окисления спирта» . Журнал физической химии C. 122 (37): 21433–21440. дои : 10.1021/acs.jpcc.8b05882 . ISSN   1932-7447 . S2CID   105837676 .
  23. ^ Хайнц, Вернер Р.; Кратки, Тим; Дрис, Маркус; Виммер, Андреас; Томанец, Ондржей; Гюнтер, Себастьян; Шустер, Майкл; Фишер, Роланд А. (2019). «Смешанные металлоорганические каркасы драгоценных групп: пример аналога HKUST-1 [Ru x Rh 3-x (BTC) 2 ]» . Транзакции Далтона . 48 (32): 12031–12039. дои : 10.1039/C9DT01198F . ISSN   1477-9226 . ПМИД   31237287 . S2CID   195355512 .
  24. ^ Битцер, Йоханнес; Оттербах, Штеффен; Тангавел, Кавиприя; Култаева Анастасия; Шмид, Рохус; Пеппль, Андреас; Кляйст, Вольфганг (11 марта 2020 г.). «Экспериментальные доказательства включения двух металлов в эквивалентные позиции решетки в смешанные металлоорганические каркасы» . Химия – Европейский журнал . 26 (25): 5667–5675. дои : 10.1002/chem.201905596 . ISSN   0947-6539 . ПМЦ   7317703 . ПМИД   31860147 .
  25. ^ Кетрат, Сомбат; Майхом, Тана; Ваннакао, Сиппакорн; Пробст, Майкл; Нокбин, Сомкиат; Лимтракул, Джумрас (20 ноября 2017 г.). «Координационно-ненасыщенные металлоорганические каркасы M 3 (btc) 2 (M = Cr, Fe, Co, Ni, Cu и Zn), катализирующие окисление CO N 2 O: выводы из расчетов DFT». Неорганическая химия . 56 (22): 14005–14012. doi : 10.1021/acs.inorgchem.7b02143 . ISSN   0020-1669 . ПМИД   29083883 .
  26. ^ Майхом, Тана; Пробст, Майкл; Лимтракул, Джумрас (2019). «Численное исследование карбонильно-еновой реакции между формальдегидом и пропиленом, инкапсулированными в координационно-ненасыщенные металлорганические каркасы М 3 (бтц) 2 (М = Fe, Co, Ni, Cu и Zn)» . Физическая химия Химическая физика . 21 (5): 2783–2789. Бибкод : 2019PCCP...21.2783M . дои : 10.1039/C8CP06841K . ISSN   1463-9076 . ПМИД   30667007 . S2CID   58540449 .
  27. ^ Jump up to: а б Паркс, Мари В.; Сава Галлис, Дорина Ф.; Грейтхаус, Джеффри А.; Ненофф, Тина М. (26 марта 2015 г.). «Влияние металла в M 3 (btc) 2 и M 2 (dobdc) MOF для разделения O 2 /N 2: комбинированная теория функционала плотности и экспериментальное исследование». Журнал физической химии C. 119 (12): 6556–6567. дои : 10.1021/jp511789g . ISSN   1932-7447 . ОСТИ   1184990 .
  28. ^ Jump up to: а б Ху, Тянь-Дин; Цзян, Ян; Дин, И-хун (2019). «Расчетный скрининг металлозамещенных катализаторов ХКУСТ-1 химической фиксации углекислого газа в эпоксиды» . Журнал химии материалов А. 7 (24): 14825–14834. дои : 10.1039/C9TA02455G . ISSN   2050-7488 . S2CID   182378185 .
  29. ^ Jump up to: а б Чжан, Цюцзюй; Цао, Люджи; Ли, Байхай; Чен, Лян (2012). «Катализируемая активация CO2 с помощью сайта основания Льюиса в гибридных металлоорганических каркасах W – Cu – BTC» . Химическая наука . 3 (9): 2708. дои : 10.1039/c2sc20521a . ISSN   2041-6520 .
  30. ^ Jump up to: а б Донг, Сюцинь; Лю, Сюйюй; Чен, Ифэй; Чжан, Миньхуа (март 2018 г.). «Скрининг биметаллических M-Cu-BTC MOF на предмет активации CO2 и исследование механизма гидрирования CO2 до муравьиной кислоты: исследование DFT». Журнал использования CO2 . 24 : 64–72. дои : 10.1016/j.jcou.2017.11.014 .
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 8267ae48d9eb1cabe499a79ccb6cfcb2__1708116660
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/82/b2/8267ae48d9eb1cabe499a79ccb6cfcb2.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
HKUST-1 - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)