بررسی اثر نوع حلال، ترکیب نمک فلز مرکزی و تیمار حرارتی بر محتوای آلی، بازده و قدرت کوردیناسیون در چارچوب‌های آلی-فلزی پایه منیزیم با استفاده از آنالیز عنصری و اسپکتروسکپی مادون قرمز تبدیل فوریه

هرمزی جنگی, سعیدرضا; آخوند, مرتضی

doi:10.22036/cr.2022.352104.1191

بررسی اثر نوع حلال، ترکیب نمک فلز مرکزی و تیمار حرارتی بر محتوای آلی، بازده و قدرت کوردیناسیون در چارچوب‌های آلی-فلزی پایه منیزیم با استفاده از آنالیز عنصری و اسپکتروسکپی مادون قرمز تبدیل فوریه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

سعیدرضا هرمزی جنگی

مرتضی آخوند

آزمایشگاه پروفسور معصومی، بخش شیمی، دانشکده علوم، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران

10.22036/cr.2022.352104.1191

چکیده

در مطالعه‌ی حاضر اثر نوع حلال، ترکیب نمک فلز مرکزی و تیمار حرارتی بر بازده و قدرت کوردیناسیون و محتوای آلی چارچوب‌های آلی-فلزی پایه منیزیم با آنالیز عنصری و اسپکتروسکپی مادون قرمز تبدیل فوریه بررسی گردیده است. چارچوب‌های آلی-فلزی مختلف با استفاده از نمک‌های مختلف فلز مرکزی و نیز حلالهای مختلف سنتز شدند. تشکیل MOF با FT-IR، EDX، UV-Vis.، و SEMتایید گردید. محتوی آلی نمونه‌های سنتزی با آنالیز عنصری تعیین گردید. نتایج نشان داد که محتوای آلی MOF وابسته به حلال و تیمار حرارتی بوده ولی مستقل از نوع نمک فلز مرکزی می‌باشد. با FT-IR قدرت کوردیناسیون Mg-O تشکیل شده بررسی و مقایسه گردید. نتایج نشان داد که نوع حلال و ترکیب نمک فلز به طور معناداری بر بازده و قدرت کوردیناسیون Mg-O تاثیرگذار است. نمک‌های فلزی و حلال‌هایی که قابلیت رقابت در فرآیند کوردیناسیون را ندارند، بازده را افزایش می‌دهند. پیوند تشکیل شده در حلال آپروتیک به واسطه نقش آن در تثبیت مواد واسطه فرآیند کوردیناسیون قوی‌تر از حلال پروتیک ارزیابی گردید. تیمار حرارتی محتوای آلی MOF را از طریق حذف حلال کوردینه شده کم می‌کند و نیز منجر به وقوع درجاتی از دیمریزاسیون مجدد لیگاند می‌شود. در مجموع نتایج مطالعه حاضر می‌تواند دروازه‌ای جدید را در مهندسی چارچوب‌های آلی-فلزی باز کند.

چکیده تصویری

بررسی اثر نوع حلال، ترکیب نمک فلز مرکزی و تیمار حرارتی بر محتوای آلی، بازده و قدرت کوردیناسیون در چارچوب‌های آلی-فلزی پایه منیزیم با استفاده از آنالیز عنصری و اسپکتروسکپی مادون قرمز تبدیل فوریه

کلیدواژه‌ها

چارچوب فلز-آلی

بازده کئوردینه شدن

طیف‌سنجی زیر قرمز تبدیل فوریه

حلال کئوردینه شونده

موضوعات

شیمی تجزیه

عنوان مقاله English

Evaluating effect of solvent type, metal-core salt and heat-treatment on organic content, yield, and coordination strength in magnesium-based metal-organic frameworks using elemental analysis and Fourier transform infrared spectroscopy

نویسندگان English

Saeed Reza Hormozi Jangi

Morteza Akhond

Prof. Massoumi Laboratory, Department of Chemistry, College of Sciences, Shiraz University, Shiraz 71454, Iran

چکیده English

In this study, the effect of solvent type, salt of metal core, and heat-treatment on the efficiency, coordination strength, and organic content of magnesium-based metal-organic frameworks was investigated by elemental analysis and Fourier transform infrared spectroscopy. Different metal-organic frameworks were synthesized using different sources of metal core and solvents. The formation of MOF was confirmed by FT-IR, EDX, UV-Vis., and SEM. The organic content of the samples was determined by elemental analysis, revealed that the MOF organic content is dependent on the solvent type and heat-treatment, but is independent of the metal source. The coordination strength of Mg-O was investigated with FT-IR, showed that the solvent type and metal salt significantly affect the efficiency and strength of Mg-O coordination. Metal-core salts and solvents that cannot play a competitive role in the coordination, increase the efficiency. The coordination bonding in the aprotic solvent was evaluated to be stronger than the protic solvent due to its role in stabilizing the mediators of the coordination process. The heat-treatment reduces the organic content of the MOF through the removal of the coordinated solvent and also leads to some degree of ligand re-dimerization. Overall, the results of the present study can open a new gate in the engineering of metal-organic frameworks.

کلیدواژه‌ها English

Coordination solvent

؛ Coordination yield؛ Fourier transform infrared spectroscopy؛ Metal-organic framework

[1] J. S. Qin, S. Yuan, L. Zhang, B. Li, D. Y. Du, N. Huang, W. Guan, H. F. Drake, J. Pang, Y. Q. Lan, A. Alsalme, J. Am. Chem. Soc. 14, 2054 (2019).

[2] J. D. Sosa, T. F. Bennett, K. J. Nelms, B. M. Liu, R. C. Tovar, Y. Liu, Crystals 8, 325 (2018).

[3] N. Stock, S. Biswas, Chem. Rev. 112, 933 (2012).

[4] S. Zhang, Q. Yang, X. Liu, X. Qu, Q. Wei, G. Xie, S. Chen, S. Gao, Coord. Chem. Rev. 307, 292 (2016).

[5] A. Rabenau, Angew. Chem. Intl. Ed. Engl. 24, 1026 (1985).

[6] K. Byrappa, M. Yoshimura, Noyes Publications: New York, 2002.

[7] L. Esrafili, A. Azhdari Tehrani, A. Morsali, L. Carlucci, D. M. Proserpio, Inorg. Chim. Acta 484, 386 (2019).

[8] J. W. Maina, C. P. Gonzalo, A. Merenda, L. Kong, J. A. Schütz, L. F. Dumée, Appl. Surf. Sci. 427, 401 (2018).

[9] L. Li, S. Shen, J. Su, W. Ai, Y. Bai, H. Liu, Anal. Bioanal. Chem. 1 (2019).

[10] A. Ansari, V. U. Siddiqui, I. Khan, M. K. Akram, W. Ahmad, A. Khan Siddiqi, Metal-Organic Framework Composites 53, 1 (2019).

[11] S. Spirkl, M. Grzywa, D. Volkmer, Dalton Trans. 47, 8779 (2018).

[12] Z. Y. Yao, J. H. Guo, P. Wang, Y. Liu, F. Guo, W. Y. Sun, Mater. Lett. 223, 174 (2018).

[13] N. Ahmad, H.A. Younus, Z. Gaoke, K.V. Hecke, F. Verpoort, Adv. Mater. 31, 1801399 (2019).

[14] J. Z. Wei, X. L. Wang, X. J. Sun, Y. Hou, X. Zhang, D. D. Yang, H. Dong, F. M. Zhang, Inorg. Chem. 57, 3818 (2018).

[15] R. Vakili, S. Xu, N. Al-Janabi, P. Gorgojo, S. M. Holmes, X. Fan , Microporous Mesoporous Mater. 260, 45 (2018).

[16] Y. Chen, H. Wu, Z. Liu, X. Sun, Q. Xia, Z. Li, Indust. Eng. Chem. Res. 57, 703 (2018).

[17] N. Abdollahi, M.Y. Masoomi, A. Morsali, P. C. Junk, J. Wang, Ultrason. Sonochem. 45, 50 (2018).

[18] F. Abbasloo, S. A. Khosravani, M. Ghaedi, K. Dashtian, E. Hosseini, L. Manzouri, S.S. Khorramrooz, A. Sharifi, R. Jannesar, F. Sadri, Ultrason. Sonochem. 42, 273 (2018).

[19] Y. Liu, A. J. Howarth, N. A. Vermeulen, S. Y. Moon, J. T. Hupp, O. K. Farha, Coord. Chem. Rev. 346, 101 (2017).

[20] J. Cui, S. Ren, B. Sun, S. Jia, Coord. Chem. Rev. 370, 22 (2018).

[21] Y. Hu, L. Dai, D. Liua, W. Dua, Y Wang, Renew. Sustain. Energy Rev. 91, 793 (2018).

[22] B. Qi, J. Luo, Y. Wan, Bioresource Technol. 268, 277 (2018).

[23] S. R. Hormozi Jangi, M. Akhond, Process Biochem. 105, 79 (2021).

[24] L. B. Vaidya, S. S. Nadar, V. K. Rathod, Intl. J. Biol. Macromol. 146, 678 (2020).

[25] S. S. Nadar, V. K. Rathod, Intl. J. Biol. Macromol. 152, 1098 (2020).

[26] S. R. Hormozi Jangi, M. Akhond, Microchem. J. 158, 105328 (2020).