Σύνθεση και χαρακτηρισμός ενός φθορίζοντος μεταλλοργανικού πλέγματος του Zr(IV) και μελέτη του ως αισθητήρα για την ανίχνευση νιτροφαινολών στο νερό
Creators: name: Χατζ-Γιάχια, Αμίνα Τάρεκ
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2020
Subjects: Μεταλλοργανικά Πλέγματα
Νιτροαρωματικές Ενώσεις
Φωταυγείς Αισθητήρες
Metal Organic Frameworks
Nitroaromatic Compounds
Luminescent Sensors

description: Τα μεταλλοoργανικά πλέγματα (Metal Organic Frameworks, MOF) αποτελούν μία ιδιαίτερη κατηγορία πορώδων υβριδικών υλικών που συντίθενται μέσω αυτοσυναρμολόγησης μεταλλικών ιόντων ή cluster με οργανικά ligand. Τα τελευταία χρόνια, τα φωταυγή μεταλλοργανικά πλέγματα βρίσκονται στο επίκεντρο του ερευνητικού ενδιαφέροντος λόγω της ικανότητάς τους να λειτουργούν ως ανιχνευτές μικρών μορίων και ιόντων. Η ιδιότητα αυτή βασίζεται στη μεταβολή της φωταύγειας του υλικού ως απόκριση στην εισαγωγή των μορίων προς ανίχνευση στους πόρους του MOF. Μία σημαντική πιθανή εφαρμογή των MOF είναι η ανίχνευση νιτροαρωματικών ενώσεων στο νερό, όπως οι νιτροφαινόλες 2,4,6-trinitrophenol (TNP) και η 2,4-dinitrοphenol (DNP). Οι νιτροαρωματικές ενώσεις είναι αποδεδειγμένα τοξικές και εμφανίζουν εκρηκτικές ιδιότητες. Πιθανή διαρροή τους στο υδάτινο περιβάλλον μπορεί να αποτελέσει δημόσιο κίνδυνο για την ασφάλεια και την υγεία των ανθρώπων. Στην παρούσα εργασία, πραγματοποιήθηκε η σύνθεση ενός οργανικού ligand με βάση τo aminoterephthalic acid και ενός φωταυγούς MOF του Zr(IV) δομικού τύπου UiO-66 με ικανότητα ρόφησης TNP και DNP. Οι δομές του ligand και του MOF ταυτοποιήθηκαν με τις απαραίτητες τεχνικές (φασματοσκοπία NMR και IR, φασματομετρία ESI-MS, ανάλυση PXRD). Η θερμική σταθερότητα του MOF εξετάστηκε με θερμοσταθμική ανάλυση. Η ενεργή επιφάνεια του υλικού σύμφωνα με τη μέθοδο BET καθορίστηκε μέσω της ισόθερμης ρόφησης για N2. Τα χαρακτηριστικά φωταύγειας του ligand και του MOF μελετήθηκαν με φασματοσκοπία απορρόφησης και φθορισμού UV-Vis. Τέλος, πειράματα τιτλοδότησης φθορισμού έδειξαν ότι το MOF αποκρίνεται σε χαμηλές συγκεντρώσεις TNP και DNP με απόσβεση της φωταύγειάς του.
description: Metal Organic Frameworks (MOF) constitute a unique class of porous organic/inorganic hybrid materials that can be simply self-assembled from their corresponding inorganic metal ions/clusters and organic linkers. Luminescent Metal Organic Frameworks (LMOF) have recently attracted great attention due to their ability to respond to encapsulation of various guest species within the structure’s pores by changing their emission characteristics. Therefore, these materials have emerged as a highly promising class of luminescent sensors. Nitroaromatic compounds are known environmental pollutants in addition to their explosive properties which pose a risk for safety and national security. Consequently, there is a great need to develop efficient sensors for the determination of nitroaromatic analytes. In this work, we study the synthesis of a modified 2-aminoterepthalic acid organic ligand and a Zr(IV) UiO-66 type MOF with sorption capacity for 2,4-dinitrophenol (DNP) and 2,4,6-trinitrophenol (TNP). Ligand structure is characterized by NMR experiments (1H, 13C), IR spectroscopy and Mass spectrometry and MOF structure is characterized by IR spectroscopy and PXRD analysis. The BET surface area is determined through the analysis of the N2 sorption isotherm. Luminescence properties are determined by UV-Vis experiments. Luminescence titration experiments have shown that the material responds to small concentrations of TNP and DNP by displaying emission quenching.