Einblicke in die mechanochemische Glasbildung von zeolithischen Imidazolat-Gerüstverbindungen

Abstract

Gläser von metallorganischen Gerüstverbindungen (MOF-Gläser), die für ihr Potenzial bei der Gastrennung, in der Optik und als Festkörperelektrolyte bekannt sind, profitieren von der Verarbeitbarkeit ihres (unterkühlten) flüssigen Zustands. Traditionell werden MOF-Gläser durch Erhitzen von MOF-Kristallen über ihren Schmelzpunkt und anschließendes Abkühlen des flüssigen MOF auf Raumtemperatur unter einer inerten Atmosphäre hergestellt. Diese Technik des Schmelzquenchens ist zwar effektiv, erfordert aber aufgrund der hohen Temperaturen einen hohen Energieaufwand. Außerdem schränkt es den Spielraum für die Entwicklung neuer Materialien ein, da nur die thermisch hochstabilen Kombinationen von Metallionen und Linkern in Frage kommen. Eine Alternative, das mechanische Mahlen bei Raumtemperatur, hat sich als geeignet erwiesen, MOF-Kristalle in amorphe Phasen umzuwandeln. Die spezifischen Bedingungen, unter denen diese amorphen Phasen ein glasähnliches Verhalten zeigen, sind jedoch noch nicht bekannt. In dieser Studie untersuchen wir die mechanochemische Amorphisierung und Verglasung einer Vielzahl von zeolithischen Imidazolat-Gerüstverbindungen (ZIFs) mit verschiedenen Linkern und unterschiedlichen Metallionen (Zn2+, Co2+ und Cu2+) bei Raumtemperatur. Unsere Ergebnisse zeigen, dass ZIFs, die schmelzbar sind, durch Kugelmahlen erfolgreich in Gläser umgewandelt werden können. Bemerkenswerterweise können auch einige nicht schmelzbare ZIFs mit Hilfe der Kugelmahltechnik verglast werden, wie die Herstellung des ersten ZIF-Glases mit Cu2+-Ionen zeigt.