几何和化学:毛孔功能化对溶剂填充金属有机框架中的分子运输和扩散的影响
Rui Wang1, Brandon C Bukowski2,3, Jiaxin Duan1
1Department of Chemistry, Northwestern University, Evanston, Illinois 60208, United States.
ACS applied materials & interfaces
|October 26, 2023
概括
金属有机框架的合成后改造 (PSM) 影响分子运输. 用 perfluoroalkanes 功能化 MOF 毛孔降低了探针分子的扩散性,主要是由于毛孔尺寸的减少,为 MOF 设计提供了洞察力.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 合成后改造 (PSM) 增强了金属有机框架 (MOFs) 的各种应用.
- 了解PSM对MOF分子运输的影响至关重要,但研究不足.
研究的目的:
- 为了研究 perfluoroalkane 功能化对 MOF 孔内的分子运输的影响.
- 阐明功能化MOF运输变化背后的机制.
主要方法:
- 作为一个模型系统,采用了甲功能化Zr-MOF NU-1008 (SALI-n,n=3,5,7,9).
- 采用共聚焦光显微镜来监测MOF单个晶体中的BODIPY探针扩散.
- 进行了原子模拟,以分析微观扩散行为.
主要成果:
- 与母NU-1008相比,SALI-n MOFs中的BODIPY的扩散性下降了2至7倍.
- 在孔壁附近局部化的 perfluoroalkyl 链,影响探针分子路径.
- 运输下降主要归因于灵活链条减少毛孔大小.
结论:
- 毛孔功能化显著影响MOFs中的质量运输.
- 可以战略设计PSM以调整特定应用的运输属性.
- 这项研究为了解和优化通过受控孔隙修饰来优化MOF性能提供了一个框架.
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