Porovnání stability Zr, Ce, a Hf metal-organické sítě s ohledem na jejich environmentální aplikace

Veronika ZLÁMALOVÁ

Bachelor's thesis

Comparison of Zr, Ce and Hf metal-organic frameworks stability regarding their environmental applications.

Abstract:

Metal-organické sítě (MOFy) jsou organokovové koordinační polymery, které se skládají z anorganických kovových stavebních dílů propojených organickými ligandy zvanými linkery. Stabilita MOFů je hlavním kritériem pro různé potencionální aplikace či praktické využití MOFů. Tato bakalářská práce se věnuje konkrétně třem vybraným MOFům, a to Zr-UiO-66, Hf-UiO-66 a Ce-UiO-66 s ohledem na jejich environmentální aplikace. V této práci bylo cílem porovnat stability vybraných MOFů ve vodném prostředí při různém pH. Nejprve byla zjišťována stabilita všech vybraných MOFů v závislosti na pH a poté rychlost rozpadu MOFů ve vodě při 4 hodnotách pH. Koncentrace uvolněného linkeru, udávající míru degradace MOFu, z MOFu do roztoku byla měřena pomocí kapalinového chromatografu. Zjistilo se, že bez ohledu na drobné rozdíly jsou vybrané MOFy stabilní ve svém přirozeném počátečním pH, ale jakmile se hodnota pH zvýší nad 5,0, tak dochází k postupnému uvolňování linkeru a tedy k degradaci MOFu. Všechny studované MOFy jsou obecně citlivé na alkalické prostředí, to znamená, že při aplikacích by se MOF v takovém prostředí neměl objevit. Jako nejméně stabilní vyšel Ce-UiO-66 v porovnání s ostatními.

Abstract:

Metal-organic frameworks (MOFs) are organometallic coordination polymers that consist of inorganic metal building blocks interconnected by organic ligands called linkers. The stability of MOFs is the main criterion for various potential applications or practical use of MOFs. This bachelor thesis deals specifically with three selected MOFs, namely Zr-UiO-66, Hf-UiO-66 and Ce-UiO-66 and their connection to environmental applications. The aim of this work was to compare the structures of selected MOFs in the aqueous environment at different pH values. First, the stability of all selected MOFs was determined according to pH values and then the rate of decomposition of MOFs in 4 pH values. The concentration of released linker, an indicater of MOF decomposition degree, from MOF in the solution was measured by liquid chromatography. Regardless of minor differences, allselected MOFs are stable at their natural initial pH, but when the pH rises above 5,0 the linker is gradually released and thus the MOF degrades. All studied MOFs are generally sensitive to alkaline environments, meaning that MOFs should not appear in such environments during applications. Ce-UiO-66 was found to be the least stable than others.

Keywords

metal-organické sítě (MOFy), stabilita, Zr-UiO-66, Hf-UiO-66, Ce-UiO-66

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 22. 4. 2022

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

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

JAN EVANGELISTA PURKYNĚ UNIVERSITY IN ÚSTÍ NAD LABEM

Faculty of Environment

Bachelor programme / field:
Ecology and environmental protection / Environmental Protection