从氧双盐解读金属有机框架合成:通过同步射线X射线衍射和吸收光谱学进行现场洞察
Ming Zhang1,2, Xinyu Luo1,2, Yubin Hu1,2
1State Key Laboratory of Chemical Engineering, College of Chemical and Biological Engineering, Zhejiang University, 866 Yuhangtang Rd, Hangzhou, Zhejiang 310058, P. R. China.
Chem & bio engineering
|February 20, 2025
概括
金属有机框架 (MOFs) 的快速合成是使用氧双盐 (HDSs) 作为前体实现的. 在现场的X射线技术揭示了反应机制,使在室温下更快地产生MOF.
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) 的可持续制造需要快速的室温合成方法.
- 氧双盐 (HDS) 加快MOF形成动力学并降低合成温度.
- 对反应机制的更深入的理解对于开发新的MOF合成路径至关重要.
研究的目的:
- 通过使用现场同步X射线技术,研究从HDS前体中MOF形成的动态过程.
- 为了阐明一个 (Zn,Co) HDS转化为混合金属极性伊米达酸框架-8 (mmZIF-8) 的反应机制.
- 为了确定MOF合成期间核化和生长的激活能量.
主要方法:
- 结合在现场的同步龙X射线衍射 (XRD) 和X射线吸收光谱 (XAS).
- 时间解析的衍射模式分析,以监测晶相演变.
- 用X射线吸收光谱来追踪局部协调环境的变化.
- 动力分析以确定核和生长的激活能量.
主要成果:
- 在室温下, (Zn,Co) HDS转化为mmZIF-8的过程在没有可检测的晶体中间体的情况下迅速进行.
- 核化和生长的激活能量分别为25.5 ± 2.5 和 64.0 ± 7.9 kJ·mol-1.
- 观察到从HDS中的混合协调到mmZIF-8中的四面协调的局部结构演变,并提出了两个合理的反应途径.
结论:
- 现场同步X射线技术为基于HDS的MOF合成机制提供了前所未有的洞察力.
- 这些发现验证了HDS用于快速,低温MOF制造的使用.
- 这种基本的理解有望促进新的MOF合成策略的开发.
