Cleaving Carboxyls: Understanding Thermally Triggered Hierarchical Pores in the Metal–Organic Framework MIL-121
Notice bibliographique
Résumé
Carboxylic acid linker ligands are known to form strong metal–carboxylate bonds to afford many different variations of permanently microporous metal–organic frameworks (MOFs). A controlled approach to decarboxylation of the ligands in carboxylate-based MOFs could result in structural modifications, offering scope to improve existing properties or to unlock entirely new properties. In this work, we demonstrate that the microporous MOF MIL-121 is transformed to a hierarchically porous MOF via thermally triggered decarboxylation of its linker. Decarboxylation and the introduction of hierarchical porosity increases the surface area of this material from 13 to 908 m2/g and enhances gas adsorption uptake for industrially relevant gases (i.e., CO2, C2H2, C2H4, and CH4). For example, CO2 uptake in hierarchically porous MIL-121 is improved 8.5 times over MIL-121, reaching 215.7 cm3/g at 195 K and 1 bar; CH4 uptake is 132.3 cm3/g at 298 K and 80 bar in hierarchically porous MIL-121 versus zero in unmodified MIL-121. The approach taken was validated using a related aluminum-based MOF, ISOMIL-53. However, many specifics of the decarboxylation procedure in MOFs have yet to be unraveled and demand prompt examination. Decarboxylation, the formation of heterogeneous hierarchical pores, gas uptakes, and host–guest interactions are comprehensively investigated using variable-temperature multinuclear solid-state NMR spectroscopy, X-ray diffraction, electron microscopy, and gas adsorption; we propose a mechanism for how decarboxylation proceeds and which local structural features are involved. Understanding the complex relationship among the molecular-level MOF structure, thermal stability, and the decarboxylation process is essential to fine-tune MOF porosity, thus offering a systematic approach to the design of hierarchically porous, custom-built MOFs suited for targeted applications.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».