금속-유기 다면체를 기반으로 한 금속-유기 골격체의 기체 흡착 특성

Abstract

3 개의 1,3-벤젠다이카르복실레이트(bdc) 단위가 1,3,5-에티닐벤젠 부분에 연결되어 C3 대칭성을 가지는 리간드인 5,5 ,5  -(1,3,5-benzenetriyltri-2,1-ethynediyl)tris-1,3-benzenedicarboxylic acid (H6L)를 새롭게 합성하고, 이 리간드를 이용하여 금속-유기 다면체(metal-organic polyhedra)를 기초로 하는 두 종류의 유사한 골격체를 합성하였다. 이 골격체에서 벤젠다이카르복실레이트의 카르복실 작용기는 구리 이온과 결합하여 2차조립단위체인 외륜구조를 이루면서, 이 외륜구조를 꼭지점으로 하고 벤젠다이카르복실레이트가 모서리인 금속-유기 입방팔면체(metal-organic cuboctahedron, MOC)를 형성한다. 이 금속-유기 입방팔면체(MOC)는 다시 네 가닥의 공유결합으로 상호연결되어 입방최조밀쌓임 배열을 함으로써 추가적으로 거대팔면체 틈새와 거대사면체 틈새를 동시에 갖는 구조를 하고 있다. 아연-다면체를 기초로 하는 금속-유기 골격체인 PMOF-2(Zn)는 의미 있는 기체흡착을 보이지 않지만, 개방형 금속자리를 가지고 있는 PMOF-2(Cu)는 ~4180 m2/g 에 이르는 매우 큰 비표면적을 지니고 있다. PMOF-2(Cu)는 뛰어난 기체 저장성을 가지고 있는 새로운 형태의 MOF이다.; Two isostructural metal– organic frameworks (MOFs) based on metal– organic polyhedra were prepared using a new rigid C3 symmetric hexacarboxylic ligand, 5,5 -(1,3,5-benzenetriyltri-2,1-ethynediyl)tris-1,3-benzenedicarboxylic acid (H6L), in which three 1,3-benzenedicarboxylate (bdc) units are connected via the 1,3,5-ethynylbenzene group. In these MOFs, the bdc unit is involved in the formation of an edge-directed corner-linked metal– organic cuboctahedron (MOC) by forming Cu(II) paddle-wheel secondary building unit. The MOCs are interconnected via quadruple covalent linkages to a cubic close packing arrangement, which leads to the generation of two different kinds of supercages, one superoctahedral and the other supertetrahedral. The Zn-polyhdron-based MOF, PMOF-2(Zn), does not show any significant gas sorption behavior, whereas the Cu analogue with exposed metal sites, PMOF-2(Cu), has an extremely large surface area of ~4180 m2/g. PMOF-2(Cu) is a new type of MOF with very interesting gas sorption properties.