ИСТИНА

Появление металл-органических каркасов (Metal-Organic Frameworks, MOFs) как нового класса материалов вызвало резонанс в химическом обществе, интерес исследователей к гибридным полимерам не угасает уже на протяжении более 20 лет. Такое пристальное внимание связанно с широким спектром возможных применений, который главным образом следует из пористой структуры. MOF – очень гибкий в инженерном плане материал, и при правильном подборе прекурсоров и условий синтеза становится возможным сочетание пористости с адсорбционными, электронными, магнитными свойствами. Например, создание MOFs на основе редкоземельных элементов, обладающих уникальным электронным строением, приводит к материалам с возможностью применения в качестве температурных датчиков, детекторов ионов, молекул, излучателей белого света, катализаторов, биовизуализаторов. Ранее мы исследовали систему карбоксилатов церия - четырехъядерного гидроксокарбоксилата церия (III) Ce4(OH)2(piv)10(H2O)2 (piv– — 2,2-диметилпропаноат, пивалат), шестиядерного оксокарбоксилата церия (IV) Ce6O8(piv)8(deta)4 (deta — диэтилентриамин) - и терефталевой кислоты H2bdc в сольвотермальных условиях, с использованием DMF (диметилформамид) как растворителя. Установлено, что в широком диапазоне условий синтеза основным продуктом является ранее описанный в литературе каркас Ce5(bdc)7.5(DMF)4. Однако при наличии катионов (CH3)2NH2+, образованных в результате гидролиза DMF или протонирования преднамеренно добавленного (CH3)2NH, образуется анионный каркас ((CH3)2NH2)2[Ce2(bdc)4(DMF)2]∙2H2O (Ce-MOF). Таким образом, получение нового соединения обусловлено темплатным эффектом катионов (CH3)2NH2+, контроль над которым позволил установить воспроизводимый путь синтеза нового MOF для большинства лантанидов (La-Ho). Такой необычный для химии каркасов подход открывает перспективу создания множества новых анионных MOF. Важным фактором, влияющим на потенциал использования конкретного MOF, является его термическая устойчивость. Было изучено термическое поведение Ce-MOF с помощью in situ порошковой рентгеновской дифракции, термогравиметрического анализа с масс-спектрометрией отходящих газов и методом полного рентгеновского рассеяния с анализом функции парного распределения (PDF, pair distribution function). Совокупность полученных данных позволяет выделить несколько этапов удаления молекул-гостей из пор, отследить структурные перестройки, отметить сохранение основного структурного мотива до как минимум 500°С. Площадь поверхности Ce-MOF изучали методом капиллярной конденсации азота. Установлено, что при неизменном количественном и фазовом составе образцов Сe-MOF, существует зависимость площади поверхности от прекурсора, использованного при синтезе образца (Ce2(ac)6(H2O)3, Ce4(OH)2(piv)10(H2O)2 или Ce6O8(piv)8(deta)4). Максимальное зарегистрированное значение составляет 222 м2/г для Ce-MOF, синтезированного из Ce4(OH)2(piv)10(H2O)2, что является третьим по величине значением среди всех исследованных каркасов Ce(III) c дикарбоксилатными линкерами. На данный момент начато изучение люминесцентных свойств нового типа каркасов на основе различных смесей лантанидов и их потенциальное применение в качестве датчиков, излучателей - исследована зависимость спектра люминесценции от наличия молекул-гостей в порах исследуемого MOF. В рамках дальнейшей работы планируется продолжение изучения функциональных свойств нового семейства MOF для всего ряда лантанидов.