Metalorganik brikmalar nomenklaturasi sinflanishi strukturasi olinish kimyoviy xossallari va ahamiyati

Metalorganik brikmalar nomenklaturasi sinflanishi strukturasi olinish kimyoviy xossallari va ahamiyati
Reja

1. 
   Metalorganik tuzulishi
   
2. 
   Organik strukturasi
   
3. 
   Kompazit materiallar
   
4. 
   Vadarodni saqlashi
   

MOFlar ikkita asosiy tarkibiy qismdan iborat: metall ioni yoki metall ionlari klasteri va bog'lovchi deb nomlangan organik molekuladan. Shu sababli, materiallar ko'pincha gibrid organik-noorganik materiallar deb nomlanadi; ammo, yaqinda ushbu terminologiya aniq rad etildi.^[1] Organik birliklar odatda mono-, di-, tri- yoki tetravalent ligandlar.^[5] Metall va ulagichni tanlash MOFning tuzilishini va shuning uchun xususiyatlarini belgilaydi. Masalan, metall muvofiqlashtirish afzallik, qancha ligandlarning metallga bog'lanishini va qaysi yo'nalishda bo'lishini belgilab, teshiklarning kattaligi va shakliga ta'sir qiladi.

Tasnifi gibrid materiallar o'lchovliligiga asoslangan ^[6]
		Anorganikning o'lchovliligi
		0	1	2	3
Hajmi Organik	0	Molekulyar komplekslar	Gibrid anorganik zanjirlar	Gibrid anorganik qatlamlar	3-o'lchovli noorganik duragaylar
	1	Zanjir koordinatsion polimerlari	Aralash noorganik-organik qatlamlar	Aralashgan noorganik-organik 3-o'lchovli asos
	2	Qatlamli koordinatsion polimer	Aralashgan noorganik-organik 3-o'lchovli asos
	3	3-o'lchovli koordinatsion polimerlar

5. 
   MOF tuzilmalarini tavsiflash va tartibga solish uchun nomenklatura tizimi ishlab chiqilgan. Ikkinchi darajali qurilish birliklari (SBU) deb nomlangan MOFning bo'linmalari quyidagicha tavsiflanishi mumkin topologiyalar bir nechta tuzilmalar uchun umumiydir. Har bir topologiyaga, shuningdek, to'r deb nomlangan, qalin harflar bilan uchta kichik harflardan tashkil topgan belgi beriladi. MOF-5masalan, a pcu to'r.
   
6. 
   SBU-larga biriktirilgan ko'prikli ligandlar. MOF uchun odatda ko'prikli ligandlar di- va trikarboksilik kislotalardir. Ushbu ligandlar odatda qattiq umurtqa pog'onalariga ega. Masalan, benzol-1,4-dikarboksilik kislota (BDC yoki tereftalik kislota, bifenil-4,4'-dikarboksilik kislota (BPDC) va trikarboksilik kislota. trimesik kislota.
   
7. 
   
   
8. 
   SBU ko'pincha asosiy asetat tuzilishidan kelib chiqadi, asetatlar o'rniga qattiq di- va trikarboksilatlar kiradi.
   
9. 
   Sintez
   
10. 
    Umumiy sintez
    
11. 
    MOFlarni o'rganish muvofiqlashtirish kimyosi va qattiq moddalar noorganik kimyo, ayniqsa seolitlar. Oldindan tuzilgan ligandlardan tashqari, MOF va seolitlar deyarli faqat tomonidan ishlab chiqariladi gidrotermik yoki solvotermik usullar, bu erda kristallar asta sekin issiq eritmadan o'stiriladi. Zeolitlardan farqli o'laroq, MOFlar sintez davomida saqlanib qolgan ko'prikli organik ligandlardan qurilgan.^[7] Seolit ​​sintezi ko'pincha "shablon" dan foydalanadi. Shablonlar - bu o'sib borayotgan noorganik ramka tuzilishiga ta'sir qiluvchi ionlar. Odatda templatuvchi ionlar to'rtinchi ammoniy kationlari bo'lib, keyinchalik olib tashlanadi. MOFlarda ramka SBU (ikkilamchi qurilish birligi) va organik ligandlar tomonidan shablon qilingan.^[8][9] Gazni saqlash uchun mo'ljallangan MOFlar uchun foydali bo'lgan vasvasaga soluvchi usul bu N, N-dietilformamid va suv singari metallarni biriktiruvchi erituvchilardan foydalanishdir. Bunday hollarda, erituvchi evakuatsiya qilinganida metall joylar ta'sirlanib, bu joylarda vodorodning bog'lanishiga imkon beradi.^[10]
    
12. 
    To'rt ishlanma MOF kimyosini rivojlantirishda ayniqsa muhim edi.^[11] (1) Metall o'z ichiga olgan birliklar qattiq shakllarda saqlanadigan qurilishning geometrik printsipi. Dastlabki MOFlar ditopik koordinatsion bog'lovchilar bilan bog'langan bitta atomlardan iborat edi. Ushbu yondashuv nafaqat mo'ljallangan sintezga yo'naltirilgan bo'lishi mumkin bo'lgan oz sonli afzal topologiyalarni aniqlashga olib keldi, balki doimiy g'ovaklikka erishish uchun markaziy nuqta bo'ldi. (2) Tizimning topologiyasini o'zgartirmasdan uning hajmi va tabiati o'zgarib turadigan izoretik printsipdan foydalanish MOFlarni juda yuqori darajaga olib keldi g'ovaklilik va g'ayrioddiy darajada katta teshik teshiklari. (3) MOFlarning post-sintetik modifikatsiyasi organik birliklar va metall-organik komplekslarni bog'lovchi bilan reaksiyaga kirishish orqali ularning funksionalligini oshirdi. (4) Ko'p funktsional MOFlar bir nechta funktsiyalarni bitta ramkada birlashtirdilar.
    
13. 
    MOF laridagi ligandlar odatda teskari bog'lanib turadiganligi sababli, kristallarning sekin o'sishi ko'pincha nuqsonlarni qayta tiklanishiga imkon beradi, natijada millimetr miqyosidagi kristallar va muvozanatga yaqin nuqson zichligi bo'lgan material paydo bo'ladi. Solvotermik sintez strukturani aniqlash uchun mos bo'lgan kristallarni etishtirish uchun foydalidir, chunki kristallar bir necha soatdan bir necha kungacha o'sib boradi. Shu bilan birga, MOFni iste'mol mahsulotlarini saqlash materiallari sifatida ishlatish ularning sintezini ulkan darajada oshirishni talab qiladi. MOFlarni miqyosini oshirish keng o'rganilmagan, biroq bir nechta guruhlar mikroto'lqinli pechlardan foydalanish mumkinligini isbotladilar nukleat MOF kristallari eritmadan tezda.^[12][13] Ushbu usul "mikroto'lqinli solvotermik sintez" deb nomlanib, seolit ​​adabiyotida keng qo'llaniladi,^[7] va mikron miqyosdagi kristallarni bir necha soniyadan daqiqalarga qadar ishlab chiqaradi,^[12][13] sekin o'sish usullariga o'xshash hosildorlikda.
    
14. 
    Mezoporozli MIL-100 (Fe) kabi ba'zi MOFlar,^[14] xona haroratida va sharoitida yumshoq sharoitda olinishi mumkin yashil erituvchilar (suv, etanol) kengaytiriladigan sintez usullari orqali.
    
15. 
    Bir qator kristalli MOFlarning erituvchisiz sintezi tavsiflangan.^[15] Odatda metall asetat va organik proligand aralashtiriladi va shar tegirmoni bilan maydalanadi. Cu₃(BTC)₂ miqdoriy hosildorlikda shu tarzda tezda sintez qilinishi mumkin. Cu holatida₃(BTC)₂ solventsiz sintezlangan mahsulotning morfologiyasi sanoatda ishlab chiqarilgan Basolit C300 bilan bir xil edi. Bilye tegirmonidagi to'qnashuv energiyasi yuqori bo'lganligi sababli tarkibiy qismlarning lokalize erishi reaktsiyaga yordam berishi mumkin deb o'ylashadi. Sharik tegirmonidagi reaktsiyalarda sirka kislotasining yon mahsulot sifatida hosil bo'lishi reaktsiyaga hal qiluvchi ta'sirida ham yordam berishi mumkin.^[16] to'p tegirmonida. Cu ning mexanik-kimyoviy sintezi uchun oz miqdordagi etanol qo'shilishi ko'rsatilgan₃(BTC)₂ olingan materialdagi struktura nuqsonlari miqdorini sezilarli darajada kamaytiradi.^[17]
    
16. 
    MOF plyonkalari va kompozitsiyalarini erituvchisiz tayyorlash bo'yicha so'nggi yutuq ularning sintezidir kimyoviy bug 'cho'kmasi. Ushbu jarayon, MOF-CVD,^[18]birinchi marta ZIF-8 uchun namoyish etilgan va ikki bosqichdan iborat. Birinchi qadamda metall oksidi oldingi qatlamlari yotqiziladi. Ikkinchi bosqichda ushbu kashshof qatlamlar ta'sir ko'rsatadi sublimed ligand molekulalari, bu MOF kristal panjarasiga fazali transformatsiyani keltirib chiqaradi. Ushbu reaktsiya paytida suv hosil bo'lishi transformatsiyani boshqarishda hal qiluvchi rol o'ynaydi. Ushbu jarayon sanoat mikrofabrikasi standartlariga mos ravishda birlashtirilgan toza xona jarayoniga muvaffaqiyatli o'tkazildi.^[19]
    
17. 
    MOFlarning yo'naltirilgan ingichka lm sifatida o'sishi uchun ko'plab usullar haqida xabar berilgan. Biroq, bu usullar faqat oz miqdordagi MOF topologiyalarini sintez qilish uchun javob beradi. UiyO tipidagi bir necha MOF ning yupqa plyonka sintezi uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan bug 'yordamida konversiya (VAC) bunday misollardan biridir.^[20]
    

Ligandlar va metallarning o'zlarining ishlashini o'zgartirishdan tashqari, MOF tuzilishini kengaytirish uchun post-sintetik modifikatsiyadan foydalanish mumkin. Post-sintetik modifikatsiyadan foydalangan holda MOFlar yuqori tartibli kristalli materialdan heterojen gözenekli materialga aylantirilishi mumkin.^[33] Post-sintetik usullardan foydalangan holda MOF kristaliga domenlarni boshqariladigan tarzda o'rnatish mumkin, bu noyob strukturaviy va funktsional xususiyatlarga ega. Qatlamlar noyob funktsionalizatsiyaga ega bo'lgan, ammo aksariyat hollarda bu erda asosiy qobiqli MOFlar va boshqa qatlamli MOFlar tayyorlangan. kristallografik jihatdan qatlamdan qatlamga mos keladi. Ba'zi hollarda MOF metall tuguni to'yinmagan muhitga ega va turli xil texnikalar yordamida ushbu muhitni o'zgartirish mumkin. Agar ligandning kattaligi teshik teshiklarining o'lchamiga to'g'ri keladigan bo'lsa, mavjud MOF tuzilishiga qo'shimcha ligandlarni o'rnatish mumkin.^[35][36] Ba'zida metall tugunlar noorganik turlar uchun yaxshi bog'lanish yaqinligiga ega. Masalan, metall tugun uzaytirishi va uranil kationi bilan birikma hosil qilishi mumkinligi ko'rsatildi.