Feinabstimmung der Öffnungen von metal-organischen Käfigen: Einkapselung von Kohlendioxid in Lösung und fester Phase

Metal-organische Käfige sind potenzielle künstliche Modelle zur Nachahmung biologischer Funktionen aufgrund ihrer Fähigkeit zur selektiven Einkapselung bestimmter Gastmoleküle. In dieser Arbeit haben wir eine Serie von rhombischen Dodekaeder-Ni-Imidazolat-Käfigen (Ni14L24) mit präzise kontrollierten Öffnungen für die CO2-Einkapselung entworfen und synthetisiert. Die Öffnung der Käfige kann durch Strategien der Ligandendekoration und Metall-Ionen-Hybridisierung abgestimmt werden. Ähnlich der Atemfunktion der Alveolen tritt CO2 unter einem Druck von 2,0-3,0 bar in Methanol-Lösung durch die dynamische Öffnung in die Käfige ein und bewegt sich langsam aus den Käfigen hinaus, wenn der Druck sinkt. Im festen Zustand ist CO2 unter einem hohen Druck von 15,0-30,0 bar oder unter überkritischen Bedingungen in den Käfigen eingeschlossen. Durch den Austausch des quadratisch koordinierten Ni2+ mit Cu2+ verlor der resultierende Ni-Cu-heteronukleare Käfig die Fähigkeit zur physikalischen Einkapselung von CO2, obwohl sich die Größe der Öffnung nur geringfügig änderte.