بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
عنوان: چهارچوبهای فلزی-آلی
Metal Organic Frameworks
اسلاید 3 :
طراحی شیمیایی مواد متخلخل
زئولیتهای آلومینیوم سیلیکات به عنوان گونهای از مواد متخلخل بطور فوق العادهای در صنعت موفق هستند.
هنوز چالشهای قابل توجهی دررابطه با زئولیتها باقی مانده و مطالعات فراوانی نیز بر آنها صورت میگیرد.
این موضوع باعث برانگیختن روشهای سنتزی کاملاً جدید برای تولید مواد متخلخل با حفراتی با ابعاد مولکولی و با آرایش فضایی منظم شد.
اسلاید 4 :
طراحی شیمیایی مواد متخلخل
طراحی مواد با ساختار غیر اکسیدی و با تخلخل ریز، جذاب است، چون:
محدود به شبکههای فضایی چهاروجهی زئولیتها نمی شوند.
فضای داخلی این دسته از جامدات متخلخل از نظر.
قطبیت (Polarity)
موقعیت فضایی
عملکرد
واکنش پذیری
نسبت به زئولیتهای آلومینیوم سیلیکات معمول کاملاً متفاوت است.
اسلاید 5 :
طراحی شیمیایی مواد متخلخل
گزینههای مورد توجه:
چهارچوبهای فلزی- آلی ( Metal Organic Framework, MOF)
یا مخلوطهای آلی- معدنی (Organic-Inorganic Hybrid)
اسلاید 6 :
طراحی شیمیایی مواد متخلخل
ساختارهای متخلخل جدید حاصل پژوهشهایی در اوایل دهه 1990 ، بخصوص بوسیله Rabson وHoskins است.
این دانشمندان با ساخت چهارچوبهای جامد بوسیله کئوردیناسیون لیگاندهای چند دندانه به فلزات ، چهارچوبهایی با فضایی ویژه طراحی میکردند.
این ساختارها از پیوندهای کووالانسی خطی لیگاندهای چند دندانه (Multidendate Chelate) و استرئوشیمی دیکته شده توسط آرایش الکترونی و اندازه مرکز فلزی ناشی میشود.
اسلاید 7 :
طراحی شیمیایی مواد متخلخل
برای ایجاد ساختارهایی نامتناهی از چهارچوبها، از پیوندهای زیر استفاده میشود:
پیوندهای کئوردیناسیونی فلز-لیگاند
پیوندهایی بین مولکولهای دهنده (Donor) و پذیرنده (Acceptor)
پیوند هیدروژنی
تنوع شبکههای نامتناهی بدست آمده قابل توجه است.
پیشنهاد Yaghi و O’Keeffe:
این چهارچوبها بطور پیش فرض از اتصال راسها به هم، ساختارهای فضایی شبکه مانندی ایجاد میکنند.
اسلاید 8 :
یکی از جذابترین دیدگاهها "رئوس و فاصله اندازها" (Nodes and Spacers) است.
ساختارهای کئوردیناسیونی و فلزات: رئوس
گروههای آلی: فاصله انداز
این دیدگاه روشی را برای ایجاد حفرات بسیار بزرگ ارائه میدهد.
اسلاید 9 :
اگر اندازه نسبی راسها و فاصله اندازها بطور مناسبی تعیین شود از درهم تنیدگی شبکهها اجتناب میگردد.
درهم تنیدگی شبکه، یکی از عوامل از بین برنده تخلخل است.
بطور موفقیت آمیزی شبکههایی تزیین شده (Decorated) بدست میآید.
اسلاید 10 :
راسها ممکن است که یک کمپلکس فلزی مجزا نباشند، بلکه یک خوشه (Cluster) شامل دو یا چندین مرکز فلزی باشند.
دایمرهای دو هستهای با چهار پل استات مشابه چرخهای پرهدار (Paddle Wheel) و یا خوشههای کربوکسیلات Zn4O از این دستهاند .
اسلاید 11 :
چرخهای پرهدار مربعی:
رنگ مشکی نشانگر اتم کربن
رنگ قرمز نشانگر اتم اکسیژن
فضای ارغوانی و طلایی رنگ نشانگر موقعیت قرارگیری فلز
اسلاید 12 :
دو مورد زیر اکثر لیگاندهایی که در شیمی چهارچوبهای فلزی- آلی استفاده میشوند را پوشش میدهند:
لیگاندهایی پایه بی-پیریدینی (Bipyridine)
بی پیریدین دوحلقه به هم پیوسته پیریدینی است.
لیگاندهایی پایه کربوکسیلاتی (Carboxylate)
کربوکسیلات گروه COO با یک بار منفی است.
اسلاید 13 :
لیگاندهای متداول در چهارچوبهای فلزی- آلی بعنوان رابط
اسلاید 14 :
لیگاندهای متداول در چهارچوبهای فلزی- آلی بعنوان رابط
اسلاید 15 :
تهیه چهارچوبهایی که پس از حذف مولکولهای میهمان (به عنوان قالب) پایدار بمانند، مشکل است.
پایداری به معنی پایدار باقی ماندن جامد با وجود فضای خالی درون کانالها و حفرههای ساختار است.
حلال نقش یک قالب (پرکننده موقت فضاهای خالی) را در ساخت اکسیدهای متخلخل بازی میکند.
حلال در انتهای فرآیند سنتز از کانالهای تشکیل شده در چهارچوبهای فلزی- آلی خارج میشود.
اسلاید 16 :
بخشی از حفرههای چهارچوبهای باردار بر اساس تبادل یون (Ion Exchange) میتوانند قابل دسترسی شوند.
این بدان معنی است که یونهای همراه بزرگ (Counter Ions) که معمولاً برای خنثی سازی بار شبکه حضور دارند، با یون همراه کوچکتر جابجا میشوند.
این وضعیت منجر به ایجاد تخلخل میگردد.
اسلاید 17 :
در بسیاری موارد ، نبود استحکام شیمیایی و مکانیکی منجر به فروریختن ساختار شبکهای میشود.
چون این مواد ممکن است چهارچوبهایی با حجم بسیار بزرگی داشته باشند، نباید آنها را بر اساس مواد با تخلخل ریز طبقه بندی کرد.
در سیستمهایی که چهارچوبهای آنها کاملاً مقاوم است و تخلخل دائمی دارند.
حجم حفرات و ابعاد پنجرهها بطور رضایت بخشی از آنچه در زئولیتها پیدا شده بهتر است.
اسلاید 18 :
ویژگی چهارچوبهای فلزی- آلی
اصلیترین ویژگیهای ترکیبات فلزی – آلی :
قابلیت طراحی بالا :
کلید موفقیت برای رسیدن به مواد با عملکرد بالا:
طراحی ساختار
کنترل خواص شیمیایی و فیزیکی مطلوب در سنتز ترکیبات جامد
اکثر واکنش پلیمرهای کئوردیناسیونی متخلخل در شرایطی آرام انجام میشوند.
انتخاب مخلوطی از واحدهای ساختاری مجزا با احتمال بالایی منجر به تولید شبکه گسترده مورد نظر خواهد شد.
اسلاید 19 :
ویژگی چهارچوبهای فلزی- آلی
اصلیترین ویژگیهای ترکیبات فلزی – آلی :
نظم و قاعده :
مرتب بودن و نظم حفرهها در یک جامد با تخلخلهای ریز برای پدیده جذب بسیار مهم است.
اگر اندازه حفرات ریز قابل مقایسه با مولکولهای میهمان باشد، دیواره حفرات بر جهت گیری مولکولهای میهمان جذب شده تاثیر هستند.
پخش منظم حفرهها برای پلیمرهای کئوردیناسیونی نیز همانند مواد متخلخل معدنی به راحتی قابل تشخیص است.
اسلاید 20 :
ویژگی چهارچوبهای فلزی- آلی
اصلیترین ویژگیهای ترکیبات فلزی – آلی :
نظم و قاعده :
با توجه به فرم بلوری پلیمرهای کئوردیناسیونی ، حفرات ریز ، ساختار متناوب منظمی دارند که موجب یک قابلیت تناوبی در سطح کانالها میشود.
ارتباط ساختاری بین مولکول میهمان جذب شده و چهارچوب میزبان ، مثل:
موقعیت مولکول میهمان در کانال
ساختار مجموعه مولکولهای میهمان در کانال
تاثیر مولکولهای میهمان بر ساختار کانال
