Publication detail

Effect of Elevated Air Humidity on the Structure and Proton Conductivity of Porphyrin-Based Zr(IV)-MOFs

Year: 2025

Type of publication: článek v odborném periodiku

Name of source: Inorganic Chemistry

Publisher name: American Chemical Society

Place: Washington

Page from-to: 15993-16004

Titles:

Language	Name	Abstract	Keywords
cze	Vliv zvýšené vlhkosti vzduchu na strukturu a protonovou vodivost Zr(IV)-MOF na bázi porfyrinu	Kovově-organické struktury (MOF) založené na oxometalických klastrech Zr6(μ3-O)8 přitahují pozornost jako potenciální vodiče protonů díky svému velkému povrchu, snadné další substituci a výjimečné chemické stabilitě. Zde představujeme zkoumání dvou Zr(IV)-MOF s tetrakis(4-karboxyfenyl)porfyrinovým (TCPP4−) spojovacím článkem, PCN-222 a PCN-224, jako protonových vodičů. Bylo zjištěno, že navzdory jejich vynikající stabilitě ve vodných suspenzích dochází v prostředí se zvýšenou vlhkostí vzduchu k závažným změnám v jejich vazebném systému, které zahrnují především rozbití karboxylátových koordinačních vazeb a hydrataci klastrů Zr6(μ3-O)8, což vede k postupné amorfizaci a ztrátě porézního charakteru. Stabilitu struktur lze do určité míry zlepšit postsyntetickou modifikací difenylfosfinovou kyselinou (DPPA). Začlenění hostitelských imidazolových molekul usnadňuje pohyblivost protonů v pórovém systému MOF, což dále urychluje strukturální degradaci. I když se původní struktury MOF rozpadají za podmínek měření vodivosti protonů, výsledné amorfní pevné látky stále vykazují vodivost protonů až 6,7 × 10−6 S·cm−1 při okolní teplotě a relativní vlhkosti 92 %, což je srovnatelné s jinými Zr(IV)-MOF s dobře zachovanými strukturami. Předložená studie demonstruje důležitý jev, který je třeba zohlednit při jakémkoli výzkumu využívajícím MOF jako protonové vodiče.	kovově-organické struktury; sulfonové skupiny; silové pole; membrána; dynamika; imidazol; defekty
eng	Effect of Elevated Air Humidity on the Structure and Proton Conductivity of Porphyrin-Based Zr(IV)-MOFs	Metal-organic frameworks (MOFs) based on Zr6(mu 3-O)8 oxometallic clusters are attracting attention as potential proton conductors due to their high surface area, ease of further substitution, and exceptional chemical stability. We hereby present an examination of two Zr(IV)-MOFs with a tetrakis(4-carboxyphenyl)porphyrin (TCPP4-) linker, PCN-222 and PCN-224, as proton conductors. It was found that, in spite of their excellent stability in aqueous suspensions, in the environment of elevated air humidity, serious changes in their bonding system occur, mainly involving breakage of the carboxylate coordination bonds and hydration of the Zr6(mu 3-O)8 clusters, which leads to gradual amorphization and loss of porous character. The stability of the structures can be improved by postsynthetic modification with diphenylphosphinic acid (DPPA) to some extent. Inclusion of host imidazole molecules facilitates proton mobility in the pore system of the MOFs, further accelerating the structural degradation. Even though the original structures of the MOFs collapse under the conditions of proton conductivity measurement, the resulting amorphous solids still reveal a proton conductivity up to 6.7 x 10-6 S<middle dot>cm-1 at ambient temperature and a 92% relative humidity, which is comparable to that of other Zr(IV)-MOFs with well-preserved structures. The presented study demonstrates an important phenomenon that has to be considered with any investigation using MOFs as proton conductors.	metal-organic frameworks; sulfonic-acid groups; force-field; membrane; dynamics; imidazole; defects

Search

Login for students

Login for employees

Publication detail

Departments

Other Parts

Map

Services

Popular Links