HKUST-1

Szkieletowa struktura zdesolwatowanego HKUST-1. Sfery reprezentują dwa różne rodzaje porów w strukturze szkieletowej. Niebieski: metal, czerwony: tlen, czarny: węgiel.
Jednostka koła łopatkowego (jednostka budulcowa drugorzędna) struktury HKUST-1 w stanie uwodnionym. Jedna cząsteczka wody jest skoordynowana z każdym metalowym środkiem w pozycji osiowej.
Zespół koła łopatkowego (podrzędny zespół budowlany) konstrukcji HKUST-1 w stanie odwodnionym. Pozycje osiowe w centrach metali nie są zajęte (= miejsce koordynacyjnie nienasycone, CUS).

HKUST-1 (HKUST ⇒ H ong K ong University of S cience and Technology struktur ), zwany także MOF-199, jest materiałem należącym do klasy metaloorganicznych (MOF). Struktury metaloorganiczne to krystaliczne , w których metale są połączone ligandami (tzw. cząsteczkami łącznikowymi), tworząc powtarzające się motywy koordynacyjne rozciągające się w trzech wymiarach. Szkielet HKUST-1 zbudowany jest z dimerycznych elementów metalowych, które są połączone ze sobą cząsteczki łącznika benzeno-1,3,5-trikarboksylanu . Jednostka koła łopatkowego jest powszechnie używanym motywem strukturalnym do opisania środowiska koordynacyjnego centrów metalowych, a także nazywana jednostką budującą drugorzędną (SBU) struktury HKUST-1. Koło łopatkowe jest zbudowane z czterech cząsteczek łączących benzeno-1,3,5-trikarboksylanu, które łączą dwa metalowe centra. Jedna cząsteczka wody jest skoordynowana z każdym z dwóch metalowych centrów w położeniu osiowym koła łopatkowego w stanie uwodnionym, który zwykle występuje, gdy materiał jest przenoszony na powietrzu. Po procesie aktywacji (ogrzewanie, próżnia ), te cząsteczki wody można usunąć (stan odwodniony), a miejsce koordynacyjne przy atomach metalu pozostaje niezajęte. To niezajęte miejsce koordynacyjne nazywane jest koordynacyjnie nienasyconym miejscem (CUS) i jest dostępne dla innych cząsteczek.

Analogi strukturalne

Monometaliczne analogi HKUST-1

Cu 2+ zastosowano jako centrum metaliczne w pierwszym zsyntetyzowanym materiale HKUST-1, ale strukturę HKUST-1 uzyskano również z innymi metalami. Stopień utlenienia większości używanych metali to +II, co daje neutralny ogólny szkielet. W przypadku trójwartościowych (stopień utlenienia +3) ogólny szkielet jest naładowany dodatnio i wymaga anionów do kompensacji ładunku i zagwarantowania neutralności ładunku.

Przegląd monometalicznych analogów HKUST-1
Metalowe centrum i

stan utlenienia

 Rok pierwszy

opublikowanie

 Alternatywny

nazwa

 Cytat
Cu 2+ 1999 Cu 3 BTC 2

CuBTC
Mo 2+ 2006 TUDMOF-1
Fe 2+/3+ 2007
Cr 2+ 2010
Ni 2+ 2011
Zn2 + 2011
Ru 2+/ 3+ 2011
Mn2 + 2012
Fe 2+ 2012
Co 2+ 2012
Fe 3+ 2014
Ru 2+ 2016
Fe 2+ 2019

Mieszane metalowe analogi HKUST-1

Oprócz monometalicznych analogów HKUST-1 zsyntetyzowano kilka materiałów HKUST-1 z mieszanymi metalami, w których dwa metale są włączone do struktury szkieletowej w krystalograficznie równoważnych pozycjach. Włączenie dwóch metali można osiągnąć, stosując oba metale do syntezy (synteza bezpośrednia) lub stosując posyntetyczną wymianę metali . W przypadku postsyntetycznej wymiany metali w pierwszym etapie syntetyzowany jest monometaliczny materiał HKUST-1. Następnie ten monometaliczny HKUST-1 jest zawieszany w roztworze zawierającym drugi metal, co skutkuje wymianą metalowych centrów w szkielecie, prowadząc do mieszanego metalu HKUST-1.

Przegląd analogów HKUST-1 z mieszanymi metalami
Centra metalowe i

stany utlenienia

 Stosunki metali

[-]

 Metoda syntezy Cytat
Cu2 + / Zn2 + 0,99 : 0,01 Bezpośrednia synteza
0,99 : 0,01

0,97 : 0,03

0,95 : 0,05

0,90 : 0,10

0,79 : 0,21
0,95 : 0,05

0,90 : 0,10

 Bezpośrednia synteza

mielenie kulowe (mechanochemiczne)
Cu 2+ / Ni 2+ 0,70 : 0,30

0,50 : 0,50

0,20 : 0,80

 Bezpośrednia synteza
Cu 2+ / Ru 3+ 0,92 : 0,08 Bezpośrednia synteza
Cu 2+ / Ag + nie zgłoszony Postsyntetyczna wymiana metali
Cu 2+ / Mn 2+ 0,94 : 0,06 Postsyntetyczna wymiana metali
Cu 2+ / Fe 3+ 0,86 : 0,14 Postsyntetyczna wymiana metali
Cu2 + / Co2 + 0,74 : 0,26 Postsyntetyczna wymiana metali
Cu 2+ / Pd 2+ 0,91 : 0,09

0,86 : 0,14

0,80 : 0,20

 Bezpośrednia synteza
0,81 : 0,19

0,59 : 0,41
Ru 2+/3+ / Rh 2+ 0,95 : 0,05

0,89 : 0,11

0,79 : 0,21

0,47 : 0,53

0,24 : 0,76

0,03 : 0,97

 Bezpośrednia synteza
Cu 2+ / Fe 3+ 0,69 : 0,31 Bezpośrednia synteza
Cu 2+ / Zn 2+ / Mo 6+ 0,80 : 0,15 : 0,05

0,70 : 0,15 : 0,15

0,55 : 0,15 : 0,30

 Bezpośrednia synteza

mielenie kulowe (mechanochemiczne)

Teoretycznie obliczone analogi HKUST-1

Kilka analogów HKUST-1 zostało już zsyntetyzowanych, ale kilka grup badawczych zbadało właściwości struktury HKUST-1 za pomocą obliczeń teoretycznych. W tym celu włączono do szkieletu dodatkowe centra metali na poziomie teoretycznym, które nie zostały wykorzystane w syntezie (np. Sc, V, Ti, W, Cd). Opisano również teoretyczne badania nad mieszanym metalem HKUST-1 zawierającym Cu w połączeniu z różnymi innymi metalami (np. W, Re, Os, Ir, Pt, Au), z których nie zsyntetyzowano kilku kombinacji metali.

  1. . ^ abc Chui , SS (19.02.1999)   „Chemicznie funkcjonalizowany materiał nanoporowaty [Cu3 (TMA) 2 (H2O) 3] n”. nauka . 283 (5405): 1148–1150. Bibcode : 1999Sci...283.1148C . doi : 10.1126/science.283.5405.1148 . PMID 10024237 .
  2. Bibliografia     _ Tranchemontagne, D.; Yaghi, OM (2008-08-19). „Struktury metaloorganiczne o dużej pojemności i selektywności dla szkodliwych gazów” . Obrady Narodowej Akademii Nauk . 105 (33): 11623–11627. Bibcode : 2008PNAS..10511623B . doi : 10.1073/pnas.0804900105 . ISSN 0027-8424 . PMC 2575308 . PMID 18711128 .
  3. ^ ab Sotnik    , SA; Kołotiłow SV; Kiskin, MA; Dobrochotowa, Zh. W.; Gawriłenko, KS; Nowotcew, VM; Eremenko, Illinois; Imshennik, VK; Maksimow, Yu. W.; Pavlishchuk, VV (kwiecień 2014). „Synteza, struktura krystaliczna i właściwości fizykochemiczne nowego szkieletu metaloorganicznego - kompleksu żelaza (iii) z benzeno-1,3,5-trikarboksylanem”. Rosyjski Biuletyn Chemiczny . 63 (4): 862–869. doi : 10.1007/s11172-014-0522-x . ISSN 1066-5285 . S2CID 95858713 .
  4. ^ ab Kozachuk    , Olesia; Jusenko, Cyryl; Noei, Cheszmat; Wang, Yuemin; Walleck, Stephan; Glaser, Thorsten; Fischer, Roland A. (2011). „Rozwój solwotermiczny metaloorganicznego szkieletu rutenu o strukturze typu HKUST-1 w postaci cienkich warstw na powierzchniach tlenków” . Komunikacja chemiczna . 47 (30): 8509–11. doi : 10.1039/c1cc11107h . ISSN 1359-7345 . PMID 21716991 .
  5. ^ a b    Xie, Linhua; Liu, Shuxia; Gao, Chaoying; Cao, Ruige; Cao, Jianfang; Słońce, Chunyan; Su, Zhongmin (15.08.2007). „Trymesaty żelaza (II, III) o mieszanej wartościowości z otwartymi ramami modulowanymi przez rozpuszczalniki”. Chemia nieorganiczna . 46 (19): 7782–7788. doi : 10.1021/ic062273m . ISSN 0020-1669 . PMID 17696421 .
  6. Bibliografia _ Shen, Dongmin; Bulow, Martin; Ling Lau, Miu; Deng, Szuguang; Fitch, Frank R.; Lemcoff, Norberto O; Semanscin, Jessica (16.09.2002). „Metalo-organiczne sito molekularne do oddzielania i oczyszczania gazów”. Materiały mikroporowate i mezoporowate . 55 (2): 217–230. doi : 10.1016/S1387-1811(02)00405-5 .
  7. ^   Kramer, Markus; Schwarz, Ulrich; Kaskel, Stefan (2006). „Synteza i właściwości szkieletu metaloorganicznego Mo3 (BTC) 2 (TUDMOF-1)” . Dziennik chemii materiałów . 16 (23): 2245. doi : 10.1039/b601811d . ISSN 0959-9428 .
  8. ^    Murray, Leslie J.; Dinka, Mircea; Jano, Junko; Chavan, Sachin; Bordiga, Silvia; Brązowy, Craig M.; Długi, Jeffrey R. (2010-06-16). „Wysoce selektywne i odwracalne wiązanie O 2 w Cr 3 (1,3,5-benzenotrikarboksylan) 2”. Dziennik Amerykańskiego Towarzystwa Chemicznego . 132 (23): 7856–7857. doi : 10.1021/ja1027925 . ISSN 0002-7863 . PMID 20481535 .
  9. ^    Maniam, Palanikumar; Zapas, Norbert (2011-06-06). „Badanie porowatych struktur metalowo-organicznych na bazie niklu zawierających nieorganiczne elementy budowlane typu koła łopatkowego za pomocą metod o wysokiej przepustowości”. Chemia nieorganiczna . 50 (11): 5085–5097. doi : 10.1021/ic200381f . ISSN 0020-1669 . PMID 21539354 .
  10. ^    Feldblyum, Jeremy I.; Liu, Ming; Gidley, David W.; Matzger, Adam J. (2011-11-16). „Pogodzenie rozbieżności między porowatością krystalograficzną a dostępem dla gości na przykładzie Zn-HKUST-1”. Dziennik Amerykańskiego Towarzystwa Chemicznego . 133 (45): 18257–18263. doi : 10.1021/ja2055935 . ISSN 0002-7863 . PMID 22011056 .
  11. ^ abc Zhenjie ; Zhang,    Zhang, Linping; Wojtas, Łukasz; Eddaoudi, Mohamed; Zaworotko, Michael J. (2012-01-18). „Synteza sieci ukierunkowana na szablony oparta na klatkach ośmiościennych, które zawierają katalitycznie aktywne metaloporfiryny”. Dziennik Amerykańskiego Towarzystwa Chemicznego . 134 (2): 928–933. doi : 10.1021/ja208256u . ISSN 0002-7863 . PMID 22208770 .
  12. Bibliografia    _ Freitag, Kerstin; Wannapaiboon, Suttipong; Schneider, chrześcijanin; Epp, Konstantyn; Kieslich, Gregor; Fischer, Roland A. (19.12.2016). „Opracowanie wysoce porowatego analogu Ru II, II HKUST-1”. Chemia nieorganiczna . 55 (24): 12492–12495. doi : 10.1021/acs.inorgchem.6b02038 . ISSN 0020-1669 . PMID 27989180 .
  13. Bibliografia    _ Arman, Hadi; Chen, Banglin (2019-05-17). „Bezpowietrzna synteza żelaznej metalowo-organicznej struktury zawierającej strukturę HKUST-1 i jej widmo Mössbauera”. Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie . 645 (11): 797–800. doi : 10.1002/zaac.201900066 . ISSN 1521-3749 . S2CID 182860287 .
  14. ^   Jee, Bettina; Eisinger, Konrad; Gul-E-Noor, Farhana; Bertmer, Marko; Hartmann, Martin; Himsl, Dieter; Poppl, Andreas (2010-10-07). „Spektroskopia rezonansu spinowego fali ciągłej i pulsacyjnej jonów miedzi w ramie paramagnetycznej w domieszkowanym porowatym polimerze koordynacyjnym Zn (II) Cu 3- x Zn x (btc) 2”. Czasopismo Chemii Fizycznej C. 114 (39): 16630–16639. doi : 10.1021/jp105955w . ISSN 1932-7447 .
  15. ^   Gul-E-Noor, Farhana; Jee, Bettina; Mendt, Maciej; Himsl, Dieter; Poppl, Andreas; Hartmann, Martin; Haase, Jürgen; Krautscheid, Harald; Bertmer, Marko (2012-10-04). „Tworzenie mieszanych struktur metalicznych Cu 3– x Zn x (btc) 2 o różnej zawartości cynku: włączenie Zn 2+ do metalowo-organicznej struktury szkieletowej, badanej za pomocą NMR w stanie stałym” . Czasopismo Chemii Fizycznej C. 116 (39): 20866–20873. doi : 10.1021/jp3054857 . ISSN 1932-7447 .
  16. ^ b ; Lee, Su-Kyung Hong, Do-Young; Jeong, Myung-Geun; Yoon, Ji Woong; Bae, Jongyoon; Kim, Młody Dok; Chang, Jong-San; Hwang, Młody Kyu (15.11.2017). „Trimetaliczny trimesat miedzi z izomorficznie podstawionym Mo (VI) i jego właściwości katalityczne”. Materiały mikroporowate i mezoporowate . 253 : 223–232. doi : 10.1016/j.micromeso.2017.07.007 .
  17. Bibliografia   _ Yu, Huijing; Dai, Wei; Yan, Xiaoyang; Hu, Xin; Huang, on (2014). „Zwiększone adsorpcyjne usuwanie niebezpiecznego barwnika anionowego„ czerwieni kongo ”przez mieszany metalowo-organiczny porowaty materiał Ni / Cu . adw . RSC 4 (66): 35124–35130. doi : 10.1039/C4RA05772D . ISSN 2046-2069 .
  18. ^    Gotthardt, Meike A.; Schoch, Roland; Wilk, Jedwab; Bauer, Maciej; Kleist, Wolfgang (2015). „Synteza i charakterystyka bimetalicznego szkieletu metaloorganicznego Cu – Ru-BTC o strukturze HKUST-1” . Transakcje Daltona . 44 (5): 2052–2056. doi : 10.1039/C4DT02491E . ISSN 1477-9226 . PMID 25518915 .
  19. ^ Słońce, Zhiguo; Li, banda; Zhang, Yue; Liu, Hai-ou; Gao, Xionghou (10.01.2015). „Ag – Cu – BTC przygotowany przez wymianę posyntetyczną jako skuteczny katalizator selektywnego utleniania toluenu do benzaldehydu”. Komunikacja katalityczna . 59 : 92–96. doi : 10.1016/j.catcom.2014.09.047 .
  20. ^ abc F .; Sava Gallis, Dorina    Parkes, Marie V .; Greathouse, Jeffery A.; Zhang, Xiaoyi; Nenoff, Tina M. (24.03.2015). „Zwiększona selektywność O2 w porównaniu z N2 przez częściowe zastąpienie metalu w Cu-BTC”. Chemia materiałów . 27 (6): 2018–2025. doi : 10,1021/cm5042293 . ISSN 0897-4756 . OSTI 1184988 .
  21. Bibliografia    _ Chen, Zhihao; Al-Naji, Majd; Guo, Penghu; Cwik, Stefan; Halbherr, Olesia; Wang, Yuemin; Muhler, Martin; Wilde, Nicole; Glaser, Roger; Fischer, Roland A. (2016). „Jednoczesne wprowadzenie różnych miejsc aktywnych palladu do MOF poprzez syntezę w jednym naczyniu: Pd @ [Cu 3-x Pd x (BTC) 2 ] n” . Transakcje Daltona . 45 (38): 14883–14887. doi : 10.1039/C6DT02893D . ISSN 1477-9226 . PMID 27604131 .
  22. Bibliografia    _ Froese, chrześcijanin; Fu, Qi; Chen, Yen-Ting; Peng, Baoxiang; Kleist, Wolfgang; Fischer, Roland A.; Muhler, Martin; Wang, Yuemin (20.09.2018). „CuPd Mixed-Metal HKUST-1 jako katalizator tlenowego utleniania alkoholu” . Czasopismo Chemii Fizycznej C. 122 (37): 21433–21440. doi : 10.1021/acs.jpcc.8b05882 . ISSN 1932-7447 . S2CID 105837676 .
  23. ^     Heinz, Werner R.; Kratky, Tim; Drees, Markus; Wimmer, Andreas; Tomanec, Ondřej; Günther, Sebastian; Schuster, Michael; Fischer, Roland A. (2019). „Mieszane struktury metaloorganiczne z grup szlachetnych: studium przypadku analogu HKUST-1 [Ru x Rh 3-x (BTC) 2]” . Transakcje Daltona . 48 (32): 12031–12039. doi : 10.1039/C9DT01198F . ISSN 1477-9226 . PMID 31237287 . S2CID 195355512 .
  24. Bibliografia     _ Otterbach, Steffen; Thangavel, Kavipriya; Kultajewa, Anastazja; Schmid, Rochus; Poppl, Andreas; Kleist, Wolfgang (2020-03-11). „Eksperymentalne dowody na włączenie dwóch metali w równoważnych pozycjach sieci w mieszanych metalowych metalowo-organicznych strukturach” . Chemia - Dziennik Europejski . 26 (25): 5667–5675. doi : 10.1002/chem.201905596 . ISSN 0947-6539 . PMC 7317703 . PMID 31860147 .
  25. Bibliografia    _ Maihom, Thana; Wannakao, Sippakorn; Probst, Michał; Nokbin, Somkiat; Limtrakul, Jumras (2017-11-20). „Koordynacyjnie nienasycone struktury metaloorganiczne M 3 (btc) 2 (M = Cr, Fe, Co, Ni, Cu i Zn) katalizujące utlenianie CO przez N 2 O: wgląd z obliczeń DFT” . Chemia nieorganiczna . 56 (22): 14005–14012. doi : 10.1021/acs.inorgchem.7b02143 . ISSN 0020-1669 . PMID 29083883 .
  26. Bibliografia    _ Probst, Michał; Limtrakul, Jumras (2019). „Badanie obliczeniowe reakcji karbonylowo-enowej między formaldehydem i propylenem zamkniętymi w koordynacyjnie nienasyconych strukturach metaloorganicznych M 3 (btc) 2 (M = Fe, Co, Ni, Cu i Zn)” . Chemia fizyczna Fizyka chemiczna . 21 (5): 2783–2789. Bibcode : 2019PCCP...21.2783M . doi : 10.1039/C8CP06841K . ISSN 1463-9076 . PMID 30667007 . S2CID   58540449 .
  27. ^ a b    Parkes, Marie V .; Sava Gallis, Dorina F.; Greathouse, Jeffery A.; Nenoff, Tina M. (2015-03-26). „Wpływ metalu w MOF M 3 (btc) 2 i M 2 (dobdc) na separacje O 2 / N 2: teoria funkcjonału połączonej gęstości i badanie eksperymentalne”. Czasopismo Chemii Fizycznej C. 119 (12): 6556–6567. doi : 10.1021/jp511789g . ISSN 1932-7447 . OSTI 1184990 .
  28. ^ a b    Hu, Tian-ding; Jiang, Yan; Ding, Yi-hong (2019). „Obliczeniowe badanie przesiewowe podstawionych metalem katalizatorów HKUST-1 do chemicznego wiązania dwutlenku węgla w epoksydy” . Dziennik Chemii Materiałowej A. 7 (24): 14825–14834. doi : 10.1039/C9TA02455G . ISSN 2050-7488 . S2CID 182378185 .
  29. ^ a b   Zhang, Qiuju; Cao, Lujie; Li, Baihai; Chen, Liang (2012). „Katalizowana aktywacja CO2 przez miejsce z zasadą Lewisa w hybrydowych strukturach metaloorganicznych W – Cu – BTC” . Nauka chemiczna . 3 (9): 2708. doi : 10.1039/c2sc20521a . ISSN 2041-6520 .
  30. ^ a b Dong, Xiuqin; Liu, Xiuyu; Chen, Yifei; Zhang, Minhua (marzec 2018). „Badanie przesiewowe bimetalicznych M-Cu-BTC MOF pod kątem aktywacji CO2 i mechanistycznego badania uwodornienia CO2 do kwasu mrówkowego: badanie DFT”. Dziennik wykorzystania CO2 . 24 : 64–72. doi : 10.1016/j.jcou.2017.11.014 .
Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=HKUST-1&oldid=1134967641 ”