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Crystal Growth of ZIF-8, ZIF-67 and their Mixed Metal Derivatives
Journal of the American Chemical Society ( IF 14.4 ) Pub Date : 2018-01-25 , DOI: 10.1021/jacs.7b11589 Daniel Saliba 1 , Manal Ammar 1 , Moustafa Rammal 1 , Mazen Al-Ghoul 1 , Mohamad Hmadeh 1
Journal of the American Chemical Society ( IF 14.4 ) Pub Date : 2018-01-25 , DOI: 10.1021/jacs.7b11589 Daniel Saliba 1 , Manal Ammar 1 , Moustafa Rammal 1 , Mazen Al-Ghoul 1 , Mohamad Hmadeh 1
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A facile method to produce zeolitic imidazolate frameworks (ZIF-8, ZIF-67, and solid-solution ZIFs (mixed Co and Zn)) is reported. ZIF crystals are produced via a reaction-diffusion framework (RDF) by diffusing an outer solution at a relatively high concentration of the 2-methyl imidazole linker (HmIm) into an agar gel matrix containing the metal ions (zinc(II) and/or cobalt(II)) at room temperature. Accordingly, a propagating supersaturation wave, initiated at the interface between the outer solution and the gel matrix, leads to a precipitation front with a gradient of crystal sizes ranging between 100 nm and 55 μm along the reaction tube. While the precipitation fronts of ZIF-8 and ZIF-67 travel the same distance for the same initial conditions, ZIF-8 crystals therein are consistently smaller than the ZIF-67 crystals due to the disparity of their rate of nucleation and growth. The effects of the temperature, the concentration of the reagents, and the thickness of the gel matrix on the growth of the ZIF crystals are investigated. We also show that by using RDF we can envisage the formation mechanism of the ZIF crystals, which consists of the aggregation of ZIF nanospheres to form the ZIF-8 dodecahedrons. Moreover, using RDF, the formation of a solid-solution ZIF via the incorporation of Co(II) and Zn(II) cations within the same framework is achieved in a controlled manner. Finally, we demonstrate that doping ZIF-8 by Co(II) enhances the photodegradation of methylene blue dye under visible light irradiation in the absence of hydrogen peroxide.
中文翻译：
ZIF-8、ZIF-67及其混合金属衍生物的晶体生长
报道了一种生产沸石咪唑酯骨架（ZIF-8、ZIF-67 和固溶体 ZIF（混合 Co 和 Zn））的简便方法。ZIF 晶体是通过反应扩散框架 (RDF) 产生的，方法是将浓度相对较高的 2-甲基咪唑连接体 (HmIm) 的外部溶液扩散到含有金属离子（锌 (II) 和/或钴（II））在室温下。因此，在外部溶液和凝胶基质之间的界面处开始的传播过饱和波导致沿反应管具有晶体尺寸梯度范围在 100 nm 和 55 μm 之间的沉淀前沿。虽然 ZIF-8 和 ZIF-67 的降水锋在相同的初始条件下行进相同的距离，由于成核和生长速率的差异，其中的 ZIF-8 晶体始终小于 ZIF-67 晶体。研究了温度、试剂浓度和凝胶基质厚度对 ZIF 晶体生长的影响。我们还表明，通过使用 RDF，我们可以设想 ZIF 晶体的形成机制，其中包括 ZIF 纳米球的聚集形成 ZIF-8 十二面体。此外，使用 RDF，通过在同一框架内掺入 Co(II) 和 Zn(II) 阳离子以受控方式形成固溶体 ZIF。最后，我们证明了在没有过氧化氢的情况下，通过 Co(II) 掺杂 ZIF-8 可以增强亚甲蓝染料在可见光照射下的光降解。研究了温度、试剂浓度和凝胶基质厚度对 ZIF 晶体生长的影响。我们还表明，通过使用 RDF，我们可以设想 ZIF 晶体的形成机制，其中包括 ZIF 纳米球的聚集形成 ZIF-8 十二面体。此外，使用 RDF，通过在同一框架内掺入 Co(II) 和 Zn(II) 阳离子以受控方式形成固溶体 ZIF。最后，我们证明了在没有过氧化氢的情况下，通过 Co(II) 掺杂 ZIF-8 可以增强亚甲蓝染料在可见光照射下的光降解。研究了温度、试剂浓度和凝胶基质厚度对 ZIF 晶体生长的影响。我们还表明，通过使用 RDF，我们可以设想 ZIF 晶体的形成机制，其中包括 ZIF 纳米球的聚集形成 ZIF-8 十二面体。此外，使用 RDF，通过在同一框架内掺入 Co(II) 和 Zn(II) 阳离子以受控方式形成固溶体 ZIF。最后，我们证明了在没有过氧化氢的情况下，通过 Co(II) 掺杂 ZIF-8 可以增强亚甲蓝染料在可见光照射下的光降解。我们还表明，通过使用 RDF，我们可以设想 ZIF 晶体的形成机制，其中包括 ZIF 纳米球的聚集形成 ZIF-8 十二面体。此外，使用 RDF，通过在同一框架内掺入 Co(II) 和 Zn(II) 阳离子以受控方式形成固溶体 ZIF。最后，我们证明了在没有过氧化氢的情况下，通过 Co(II) 掺杂 ZIF-8 可以增强亚甲蓝染料在可见光照射下的光降解。我们还表明，通过使用 RDF，我们可以设想 ZIF 晶体的形成机制，其中包括 ZIF 纳米球的聚集形成 ZIF-8 十二面体。此外，使用 RDF，通过在同一框架内掺入 Co(II) 和 Zn(II) 阳离子以受控方式形成固溶体 ZIF。最后，我们证明了在没有过氧化氢的情况下，通过 Co(II) 掺杂 ZIF-8 可以增强亚甲蓝染料在可见光照射下的光降解。
更新日期：2018-01-25
中文翻译：
ZIF-8、ZIF-67及其混合金属衍生物的晶体生长
报道了一种生产沸石咪唑酯骨架（ZIF-8、ZIF-67 和固溶体 ZIF（混合 Co 和 Zn））的简便方法。ZIF 晶体是通过反应扩散框架 (RDF) 产生的，方法是将浓度相对较高的 2-甲基咪唑连接体 (HmIm) 的外部溶液扩散到含有金属离子（锌 (II) 和/或钴（II））在室温下。因此，在外部溶液和凝胶基质之间的界面处开始的传播过饱和波导致沿反应管具有晶体尺寸梯度范围在 100 nm 和 55 μm 之间的沉淀前沿。虽然 ZIF-8 和 ZIF-67 的降水锋在相同的初始条件下行进相同的距离，由于成核和生长速率的差异，其中的 ZIF-8 晶体始终小于 ZIF-67 晶体。研究了温度、试剂浓度和凝胶基质厚度对 ZIF 晶体生长的影响。我们还表明，通过使用 RDF，我们可以设想 ZIF 晶体的形成机制，其中包括 ZIF 纳米球的聚集形成 ZIF-8 十二面体。此外，使用 RDF，通过在同一框架内掺入 Co(II) 和 Zn(II) 阳离子以受控方式形成固溶体 ZIF。最后，我们证明了在没有过氧化氢的情况下，通过 Co(II) 掺杂 ZIF-8 可以增强亚甲蓝染料在可见光照射下的光降解。研究了温度、试剂浓度和凝胶基质厚度对 ZIF 晶体生长的影响。我们还表明，通过使用 RDF，我们可以设想 ZIF 晶体的形成机制，其中包括 ZIF 纳米球的聚集形成 ZIF-8 十二面体。此外，使用 RDF，通过在同一框架内掺入 Co(II) 和 Zn(II) 阳离子以受控方式形成固溶体 ZIF。最后，我们证明了在没有过氧化氢的情况下，通过 Co(II) 掺杂 ZIF-8 可以增强亚甲蓝染料在可见光照射下的光降解。研究了温度、试剂浓度和凝胶基质厚度对 ZIF 晶体生长的影响。我们还表明，通过使用 RDF，我们可以设想 ZIF 晶体的形成机制，其中包括 ZIF 纳米球的聚集形成 ZIF-8 十二面体。此外，使用 RDF，通过在同一框架内掺入 Co(II) 和 Zn(II) 阳离子以受控方式形成固溶体 ZIF。最后，我们证明了在没有过氧化氢的情况下，通过 Co(II) 掺杂 ZIF-8 可以增强亚甲蓝染料在可见光照射下的光降解。我们还表明，通过使用 RDF，我们可以设想 ZIF 晶体的形成机制，其中包括 ZIF 纳米球的聚集形成 ZIF-8 十二面体。此外，使用 RDF，通过在同一框架内掺入 Co(II) 和 Zn(II) 阳离子以受控方式形成固溶体 ZIF。最后，我们证明了在没有过氧化氢的情况下，通过 Co(II) 掺杂 ZIF-8 可以增强亚甲蓝染料在可见光照射下的光降解。我们还表明，通过使用 RDF，我们可以设想 ZIF 晶体的形成机制，其中包括 ZIF 纳米球的聚集形成 ZIF-8 十二面体。此外，使用 RDF，通过在同一框架内掺入 Co(II) 和 Zn(II) 阳离子以受控方式形成固溶体 ZIF。最后，我们证明了在没有过氧化氢的情况下，通过 Co(II) 掺杂 ZIF-8 可以增强亚甲蓝染料在可见光照射下的光降解。
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