Funktionalisierte metall-organische Netzwerke

Adsorption

Hauptseminar ACWS 2010/11

Martin Friedrich08.02.2011

Metall-organische Netzwerke (MOF)

Aufbau

structural

binding

units

organischer Linker

Zn4O6+

O

OO

O

- -+

Aus: http://www.sandia.gov/microfluidics/staff-pages/mdallen/images/irmof-fig1-sm.jpg

Metall-organische Netzwerke (MOF)

• Aufbau aus Knotenpunkten (SBU) und organischen Verbindungen (Linker)

• Bildung von meist dreidimensionalen Netzwerken=> Porenbildung

• Porengröße im mikroporösen bis unteren mesoporösen Bereich

• hohes spezifisches Volumen

• einfache Synthese

• sehr stabil

Metall-organische Netzwerke (MOF)

• Verwendung als

• Trägerstoff für hetrogene Katalyse

• Grundstoff für den Bau von Sensoren

• Gasadsorption

• Gasseparation

• Benennung• HKUST: Hong Kong University of Science and Technology

• MIL: Matériaux de l‘Institut Lavosier

• ZIF: Zeolithic Imidazole Framework

Adsorption an MOFs

MOFLinker

freie Koordinationsstellen

SBU

breathing effect

Aus: http://www.lehnswesen.de

Adsorption

Physisorption vs. Chemisorption

Aus: http://www.lehnswesen.de

Adsorption

Aus: http://www.chem.qmul.ac.uk/surfaces/scc/images/scat2_4c.gif

MOF-5 / IRMOF-1

• SBU: Zn4O6+ Linker: Terephthalsäure

• spezifische Oberfläche ca. 2900 m² g-1

• Porengröße 9.2 & 13.8 Å

Aus: Adsorption of CO2, CH4, N2O, and N2 on MOF-5, MOF-177, and Zeolite 5A

Adsorption in MOF-5

CH4CH4

Modifikation IRMOF

• Modifikation des Linkers

• Länge

Aus: Systematic Design of Pore Size and Functionality in Isoreticular MOFs and Their Application in Methane Storage

Adsorption

Aus: Unusual Adsorption Behavior on Metal-Organic Frameworks

Interpenetration!

Modifikation IRMOF

• Funktionelle Gruppen an Linker

• Post-synthetische Einführung der Gruppen

Aus: Multiple Functional Groups of Varying Ratios in Metal-Organic Frameworks

O O

OO

NH2

-

-

O

OH H+

O O

OO

N O

-

-

H

HOH2+

T = 70 °C

3 h

Adsorption

• MOF-5, modifiziert mit E & I und E, H & I

Aus: Multiple Functional Groups of Varying Ratios in Metal-Organic Frameworks

Zeolitic imidazolate frameworks

• SBU: Zn2+ Linker: (mIm)

• Porengröße: 1,16 nm

• Kanalgröße: 0,34 nm

Aus: Adsorption of CO2, CH4, and N2 on Zeolitic Imidazolate Frameworks: Experiments and Simulations

N

N

-

Adsorption

Aus: Adsorption of CO2, CH4, and N2 on Zeolitic Imidazolate Frameworks: Experiments and Simulations

CO2

CH4

N2CH4

Adsorption

Aus: Adsorption of CO2, CH4, and N2 on Zeolitic Imidazolate Frameworks: Experiments and Simulations

Funktionalisierung ZIF

• Einfügen von Gruppen an Linker ergibt neues ZIF:ZIF-90, ZIF-91, ZIF-92

Aus: Crystals as Molecules: Postsynthesis Covalent Functionalization of Zeolitic Imidazolate Frameworks

Quellenverzeichnis

• Adsorption of CO2, CH4, N2O and N2 on MOF-5, MOF-177 and Zeolite 5A; D. Saha, Z. Bao, F. Jia, S. Deng

• Systematic Design of Pore Size and Functionality in Isoreticular MOFs and Their Application in Methane Storage; M. Eddaoudi, J. Kim, N. Rosi, D. Vodak, J. Wachter, M. O’Keeffe, O. M. Yaghi

• Multiple Functional Groups of Varying Ratios in Metal-Organic Frameworks; H. Deng, C. Doonan, H. Furukawa, R. Ferreira, J. Towne, C. Knobler, B. Wang, O. Yaghi

• Unusual Adsorption Behavior on Metal-Organic Frameworks; D. Fairen-Jimenez, N. Seaton, T. Düren

• Adsorption of CO2, CH4, and N2 on Zeolitic Imidazolate Frameworks: Experiments and Simulations; J. Prez-Pellitero et. Al.

• Crystals as Molecules: Postsynthesis Covalent Functionalization of Zeolitic Imidazolate Frameworks; W. Morris et. Al.

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

MOF-5 ZIF-8