通过MeV离子微波束分析评估金属有机框架中的组成梯度的非破坏性量化
Gyula Nagy1, Wanja Gschwind2, Sascha Ott2
1Department of Physics and Astronomy, Uppsala University, SE-751 20 Uppsala, Sweden.
本研究介绍了一种使用离子束微分析的方法,用于测量金属有机框架 (MOF) 中的扩散系数. 我们量化了基于Zr的UiO-67-bpy MOF中的NiCl2扩散,得到1.72 × 10^-16 m^2s^-1.1的扩散系数.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术纳米技术
- 分析化学 分析化学
背景情况:
- 金属有机框架 (MOF) 为各种应用提供可调节的特性.
- 了解MOF结构内的扩散对于优化其性能至关重要.
- 合成后的修改允许在预先形成的MOF中引入活性位点.
研究的目的:
- 开发和评估一种非破坏性方法,用于量化MOF单晶中的组合深度梯度.
- 为了确定MOFs中后合成纳入的活性站点的扩散系数.
- 研究NiCl2在基于Zr的UiO-67-bpyMOF中的分子扩散过程.
主要方法:
- 采用微-拉瑟福德反散光谱法 (μ-RBS) 和微粒子诱导的X射线发射 (μ-PIXE) 进行空间分辨的化学分析.
- 在Si基板上合成了基于Zr的UiO-67-bpy MOF,并与NiCl2.2进行了后合成化.
- 分析了元素深度配置,以得出扩散长度和系数,考虑晶体几何效应.
主要成果:
- 在合成后的NiCl2合并后,在基于Zr的UiO-67-bpy MOF中观察到Ni的元素深度梯度.
- 在这个MOF系统中,NiCl2的扩散系数被确定为 (1.72 ± 0.18) × 10^-16 m^2s^-1.
- μ-PIXE提供了定性元素分布信息,即使 μ-RBS 探测深度不足.
结论:
- 开发的离子束微分析方法对于量化MOF单晶中的扩散是有效的.
- 这项研究证实分子扩散是合成后结合的主要机制.
- 经过重复测量,修改后的MOFs的长期稳定性得到了验证.
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