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
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