Water Reaction Mechanism in Metal Organic Frameworks with Coordinatively Unsaturated Metal Ions: MOF-74

离解(化学) 吸附 化学 氧化物 催化作用 金属 红外光谱学 反应机理 金属有机骨架 化学物理 光化学 无机化学 物理化学 有机化学
作者
Kui Tan,Sebastian Zuluaga,Qihan Gong,Pieremanuele Canepa,Hao Wang,Jing Li,Yves J. Chabal,Timo Thonhauser
出处
期刊:Chemistry of Materials [American Chemical Society]
卷期号:26 (23): 6886-6895 被引量:184
标识
DOI:10.1021/cm5038183
摘要

Water dissociation represents one of the most important reactions in catalysis, essential to the surface and nano sciences [e.g., Hass et al., Science, 1998, 282, 265-268; Brown et al., Science 2001, 294, 67-69; Bikondoa et al., Nature 2005, 5, 189-192]. However, the dissociation mechanism on most oxide surfaces is not well understood due to the experimental challenges of preparing surface structures and characterizing reaction pathways. To remedy this problem, we propose the metal organic framework MOF-74 as an ideal model system to study water reactions. Its crystalline structure is well characterized; the metal oxide node mimics surfaces with exposed cations; and it degrades in water. Combining in situ IR spectroscopy and first-principles calculations, we explored the MOF-74/water interaction as a function of vapor pressure and temperature. Here, we show that, while adsorption is reversible below the water condensation pressure (~19.7 Torr) at room temperature, a reaction takes place at ~150 centigrades even at low water vapor pressures. This important finding is unambiguously demonstrated by a clear spectroscopic signature for the direct reaction using D2O, which is not present using H2O due to strong phonon coupling. Specifically, a sharp absorption band appears at 970 cm-1 when D2O is introduced at above 150 centigrades, which we attribute to an O-D bending vibration on the phenolate linker. Although H2O undergoes a similar dissociation reaction, the corresponding O-H mode is too strongly coupled to MOF vibrations to detect. In contrast, the O-D mode falls in the phonon gap of the MOF and remains localized.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
tingting发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
Angela发布了新的文献求助10
1秒前
虚幻帽子完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
3秒前
3秒前
生动的翠容完成签到,获得积分20
5秒前
独特的沛凝完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
竹沐鱼完成签到,获得积分10
7秒前
Sadgenius发布了新的文献求助10
7秒前
NexusExplorer应助聪慧海菡采纳,获得10
7秒前
Roger完成签到,获得积分10
8秒前
笨笨平松发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
群_科大发布了新的文献求助10
8秒前
9秒前
余喆完成签到,获得积分10
9秒前
王香香发布了新的文献求助10
9秒前
于于发布了新的文献求助10
9秒前
nihaoaaaa发布了新的文献求助10
9秒前
10秒前
AN发布了新的文献求助30
10秒前
10秒前
从容凝雁完成签到,获得积分10
10秒前
淡然可冥完成签到,获得积分10
11秒前
CodeCraft应助shi123采纳,获得10
11秒前
滴滴嗒嗒123应助pigpromax采纳,获得10
12秒前
面包康完成签到,获得积分10
12秒前
13秒前
13秒前
13秒前
13秒前
不要内耗完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
mimimi发布了新的文献求助10
14秒前
15秒前
酷波er应助张泽升采纳,获得10
16秒前
16秒前
高分求助中
Clinical Epidemiology: The Essentials, 6e 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
The Graphene Handbook (2019 Edition) 800
Adhesion Science: Principles & Practice 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 600
久松真一著作集〈第5巻〉禅と芸術 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6544936
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8334247
关于积分的说明 17859190
捐赠科研通 5653872
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2937386
邀请新用户注册赠送积分活动 1913656
关于科研通互助平台的介绍 1776718