Příprava nových metal-organických sítí pro adsorpční účely

Bc. Eliška CHMÁTALOVÁ

Master's thesis

Prepration of new metal-organic frameworks for adsorption purposes

Abstract:

Metal-organické sítě založené na linkerech na bázi organicky vázaného fosforu jsou stále malou skupinou MOFů ve srovnání s karboxylátovými MOFy a to kvůli charakteristickým rysům, kvůli nimž je jejich syntéza a charakterizace náročná. Nicméně jejich stabilita ve vodě a vůči vysokým teplotám propůjčuje této skupině MOFů vlastnosti pro řadu enviromentálních aplikací. V této práci je syntetizován nový linker, který je následně použit pro syntézu nového MOFu na bázi fosfonátu. Obě připravené látky jsou charakterizovány pomocí infračervené spektromentrie s Fourierovou transformací a práškovou rentgenovou difrakcí. Struktura připraveného MOFu je dále charakterizována skenovacím elektronovým mikroskopem, transmisním elektronovým mikroskopem, termální analýzou s diferenciální termální analýzou a hmotnostní spektrometrií s indukčně vázaným plazmatem. Dále pak byly otestovány sorpce Ar, CO2 a H2O na nově syntetizovaný MOF. Byla zjištěna porozita MOFu při sorpci CO2. ale nikoli při sorpci Ar. Dále byla zjištěna vysoká zádrž vody, která naznačuje, že aplikace tohoto MOFu by mohla být využita v podobě protonového vodiče.

Abstract:

Metal-organic frameworks (MOF) based on phosphonic linkers are still a small group of MOFs compared to carboxylate MOFs. This is due to characteristic features that make their synthesis and characterization challenging. However, their stability in water and to high temperatures lends this group of MOFs properties for a variety of environmental applications. In this work, a new linker is synthesized and subsequently used for the synthesis of a new phosphonate- based MOF. The two prepared compounds are characterized by Fourier transform infrared spectroscopy and powder X-ray diffraction. The structure of the prepared MOF is further characterized by scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, differential thermal analysis and inductively coupled plasma mass spectrometry. Furthermore, the sorption of Ar, CO2 and H2O onto the newly synthesized MOF was tested. The porosity of the MOF during CO2 sorption was determined. but not for Ar sorption. Furthermore, high water retention was found, suggesting that the application of this MOF could be used in the form of a proton conductor.

Keywords

Metal-organická síť (MOF), adsorpce, fosfonáty, CO2, Ar, H2O

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 25. 4. 2024

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Daniel Bůžek, Ph.D.

JAN EVANGELISTA PURKYNĚ UNIVERSITY IN ÚSTÍ NAD LABEM

Faculty of Environment

Master programme / field:
Technologies for environmental protection / Environmental technology