Формування пористої структури сорбентів на основі метал-органiчних каркасних сполук
The paper deals with a relatively new type of three-dimensional sorbents that are called metal-organic frameworks. The chemical compounds of this kind can be regarded as crystal sponges since they are microporous solid phases with exclusively large area of accessible internal surface. The most expre...
Gespeichert in:
| Datum: | 2019 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2019
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/507 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Institution
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1856543909734252544 |
|---|---|
| author | Shablovsky, Ya. O. |
| author_facet | Shablovsky, Ya. O. |
| author_sort | Shablovsky, Ya. O. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2022-06-29T10:03:29Z |
| description | The paper deals with a relatively new type of three-dimensional sorbents that are called metal-organic frameworks. The chemical compounds of this kind can be regarded as crystal sponges since they are microporous solid phases with exclusively large area of accessible internal surface. The most expressive manifestation of the peculiarity of the metal-organic frameworks is the topological equivalence of the metal-organic frameworks with principally different chemical nature. This phenomenon is sometimes called an isoreticular paradox.Such sorbents possess an exclusive identity of pores which is provided by the crystalline order in their structures. In its turn the crystalline order of the structure imposes severe restrictions on the geometry and topology of cavities in the structure frame and on the spatial symmetry of the structure itself. Revealing the characteristic features of structure forming in metal-organic coordination polymers enabled to estimate the relative frequencies of possible spatial structures of metal-organic frameworks. The isoreticular paradox originates from the finite number of formally possible Fedorov groups being aggravated by the sharply uneven distribution of the probabilities of these groups in real crystal structures.An atomic configuration of a frame cavity is isomorphic to a concave polyhedron. The symmetry of such polyhedra is to comply with the crystal lattice. We have found eleven Hessel groups that correspond to possible cavity polyhedral and estimated the relative probabilities of cavity configurations in the frame structures. The structural design of framework sorbents should provide the topologic combinations of atomic complexes and molecular linkers providing the cavity configurations of the above mentioned eleven types and forming the centrosymmetric spatial structure. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:33:40Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-507 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-17T12:08:02Z |
| publishDate | 2019 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-5072022-06-29T10:03:29Z Forming porous structure of sorbents based on metal-organic frameworks Формирование пористой структуры сорбентов на основе металл-органических каркасных соединений Формування пористої структури сорбентів на основі метал-органiчних каркасних сполук Shablovsky, Ya. O. polymer sorbent metal-organic framework 3-dimensional structure structural design полімерний сорбент метал-органiчний координаційний полімер каркасна структура структурний дизайн полимерный сорбент металл-органическиий координационный полимер каркасная структура структурный дизайн The paper deals with a relatively new type of three-dimensional sorbents that are called metal-organic frameworks. The chemical compounds of this kind can be regarded as crystal sponges since they are microporous solid phases with exclusively large area of accessible internal surface. The most expressive manifestation of the peculiarity of the metal-organic frameworks is the topological equivalence of the metal-organic frameworks with principally different chemical nature. This phenomenon is sometimes called an isoreticular paradox.Such sorbents possess an exclusive identity of pores which is provided by the crystalline order in their structures. In its turn the crystalline order of the structure imposes severe restrictions on the geometry and topology of cavities in the structure frame and on the spatial symmetry of the structure itself. Revealing the characteristic features of structure forming in metal-organic coordination polymers enabled to estimate the relative frequencies of possible spatial structures of metal-organic frameworks. The isoreticular paradox originates from the finite number of formally possible Fedorov groups being aggravated by the sharply uneven distribution of the probabilities of these groups in real crystal structures.An atomic configuration of a frame cavity is isomorphic to a concave polyhedron. The symmetry of such polyhedra is to comply with the crystal lattice. We have found eleven Hessel groups that correspond to possible cavity polyhedral and estimated the relative probabilities of cavity configurations in the frame structures. The structural design of framework sorbents should provide the topologic combinations of atomic complexes and molecular linkers providing the cavity configurations of the above mentioned eleven types and forming the centrosymmetric spatial structure. Предмет исследования – металл-органические каркасные соединения, часто называемые также металл-органическими координационными полимерами. Такие соединения представляют собой «кристаллические губки» – микропористые твёрдые фазы с исключительно высокой площадью доступной внутренней поверхности. Одним из выразительных проявлений специфичности структуры таких соединений является ретикулярно-химический парадокс – топологическая эквивалентность металл-органических каркасных соединений, радикально различающихся по своей химической природе.Наличие в структуре металл-органических координационных полимеров кристаллического порядка обеспечивает высокую степень идентичности пор в сорбентах на основе таких соединений. Одновременно это накладывает жёсткие ограничения на геометрию полостей в каркасе структуры и на пространственную симметрию самой структуры. В работе выявлены закономерности структурообразования металл-органических координационных полимеров и дана количественная оценка частотности реализации возможных типов их пространственных структур. Ретикулярно-химический парадокс обусловлен тем, что конечность числа формально возможных фёдоровских групп «усугубляется» резко выраженной неравномерностью распределения вероятности реализации этих групп в кристаллических структурах.Атомная конфигурация, формирующая полость каркаса, изоморфна выпуклому многограннику, симметрия которого допускает сопряжение с кристаллической решёткой. Оценены относительные вероятности реализации полостей различной геометрии в каркасных структурах. Найдены одиннадцать групп Гесселя, соответствующих возможным полостным многогранникам. При структурном дизайне сорбентов на основе металл-органических каркасных соединений целесообразно предусматривать такие топологические сочетания атомных комплексов и молекулярных линкеров, которые обеспечивают, во-первых, конфигурации полостей, соответствующие какой-либо из этих одиннадцати групп Гесселя, а во-вторых, формирование результирующей пространственной структуры центросимметричного типа. Предмет дослідження – метал-органiчнi каркасні сполуки, що часто називаються також метал-органiчними координаційними полімерами. Такі сполуки є «кристалічними губками», тобто мікропористими твердими фазами з винятково високою площею доступної внутрішньої поверхні. Одним з виразних проявлень специфічності структури таких сполук є ретикулярно-хімічний парадокс – топологічна еквівалентність метал-органiчних каркасних сполук, що радикально різняться за своєю хімічною природою.Наявність в структурі метал-органiчного координаційного полімера кристалічного порядку забезпечує високу ідентичність пор в сорбентах на основi таких сполук. Одночасно це накладає жорсткі обмеження на геометрію порожнин в каркасі структури і на просторову симетрію самої структури. У роботі виявлені закономірності структуроутворення метал-органiчних координаційних полімерів, що дозволило дати кількісну оцінку частотності реалізації можливих типів їх просторових структур. Ретикулярно-хімічний парадокс обумовлений тим, що обмеженiсть числа формально можливих федоровських груп «посилюється» різко вираженою нерівномірністю розподілу вірогідності реалізації цих груп в кристалічних структурах.Атомна конфігурація, що формує порожнину каркаса, ізоморфна опуклому багатограннику, симетрія якого допускає сполучення з кристалічною ґраткою. Знайдено одинадцять груп Гесселя, що відповідають можливим порожнинним багатогранникам, оцінена відносна вірогідність реалізації порожнин різної геометрії в каркасних структурах. При структурному дизайні сорбентів на основі метал-органічних каркасних сполук доцільно передбачати такі топологічні поєднання атомних комплексів і молекулярних лінкерів, які забезпечують, по-перше, конфігурації порожнин, що відповідають якій-небудь з цих одинадцяти груп Гесселя, а по-друге, формування результуючої просторової структури центросиметричного типу. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2019-05-21 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/507 10.15407/hftp10.02.190 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 10 No. 2 (2019): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 190-198 Химия, физика и технология поверхности; Том 10 № 2 (2019): Химия, физика и технология поверхности; 190-198 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 10 № 2 (2019): Хімія, фізика та технологія поверхні; 190-198 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp10.02 ru https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/507/510 Copyright (c) 2019 Ya. O. Shablovsky |
| spellingShingle | полімерний сорбент метал-органiчний координаційний полімер каркасна структура структурний дизайн Shablovsky, Ya. O. Формування пористої структури сорбентів на основі метал-органiчних каркасних сполук |
| title | Формування пористої структури сорбентів на основі метал-органiчних каркасних сполук |
| title_alt | Forming porous structure of sorbents based on metal-organic frameworks Формирование пористой структуры сорбентов на основе металл-органических каркасных соединений |
| title_full | Формування пористої структури сорбентів на основі метал-органiчних каркасних сполук |
| title_fullStr | Формування пористої структури сорбентів на основі метал-органiчних каркасних сполук |
| title_full_unstemmed | Формування пористої структури сорбентів на основі метал-органiчних каркасних сполук |
| title_short | Формування пористої структури сорбентів на основі метал-органiчних каркасних сполук |
| title_sort | формування пористої структури сорбентів на основі метал-органiчних каркасних сполук |
| topic | полімерний сорбент метал-органiчний координаційний полімер каркасна структура структурний дизайн |
| topic_facet | polymer sorbent metal-organic framework 3-dimensional structure structural design полімерний сорбент метал-органiчний координаційний полімер каркасна структура структурний дизайн полимерный сорбент металл-органическиий координационный полимер каркасная структура структурный дизайн |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/507 |
| work_keys_str_mv | AT shablovskyyao formingporousstructureofsorbentsbasedonmetalorganicframeworks AT shablovskyyao formirovanieporistojstrukturysorbentovnaosnovemetallorganičeskihkarkasnyhsoedinenij AT shablovskyyao formuvannâporistoístrukturisorbentívnaosnovímetalorganičnihkarkasnihspoluk |