使用Zr固态NMR光谱学探测基于Zr的金属有机框架在蒸汽流下的水吸附和稳定性
Athulya Nadol1, Florian Venel1, Raynald Giovine1
1Univ. Lille, CNRS, Centrale Lille, ENSCL, Univ. Artois, UMR 8181 - UCCS - Unité de Catalyse et Chimie du Solide F-59000 Lille France frederique.pourpoint@centralelille.fr.
我们研究了三种基于Zr的金属有机框架 (MOF) 的蒸汽稳定性. UiO-66 ((Zr)) 和 UiO-66-Fum ((Zr)) 显示出极好的稳定性,而 UiO-67-NH2 在蒸汽下降解,除了在 200°C外.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 化学 化学 化学
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 金属有机框架 (MOF) 对各种应用至关重要,包括水生产和气体分离.
- 它们在潮湿环境中的稳定性,特别是在蒸汽流下,对于工业用途至关重要.
- 基于Zr的MOF已被广泛研究,但它们的蒸汽稳定性在很大程度上仍未被探索.
研究的目的:
- 为了评估三个类似UIO的基于Zr的MOF的蒸汽流稳定性.
- 了解有机链接剂对蒸汽下MOF稳定性的影响.
- 为了研究MOF的结构完整性和在蒸汽暴露期间的孔吸附.
主要方法:
- 使用高场 (18.8 T) 和低温 (140 K) 91Zr NMR光谱.
- 结合NMR与DFT计算用于光谱解释.
- 采用了补充技术:N2吸附,X射线衍射,IR和1H/13C固态NMR.
主要成果:
- UiO-66 (Zr) 和 UiO-66-F (Zr) 在测试温度 (80-200°C) 下,在蒸汽流下,在测试温度 (80-200°C) 上长达7天内表现出显著的稳定性.
- UiO-67-NH2在80-150°C时在蒸汽下呈现降解,但在200°C时保持稳定.
- 包括孔径大小和Zr-O键强度在内的结构差异影响了MOF的稳定性.
结论:
- 基于Zr的MOF表现出不同的蒸汽稳定性,这取决于它们的有机连接物和孔隙结构.
- UiO-66 (((Zr) 和 UiO-66-Fum (((Zr) 对于涉及蒸汽的应用是有前途的.
- 了解MOF稳定机制是设计用于工业过程的坚固材料的关键.
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