Polymerinfiltration in metall-organischen Frameworks in gemischten Matrixmembranen in situ durch NMR nachgewiesen

Die Festkörper-NMR wurde verwendet, um gemischte Matrixmembranen (MMMs) zu untersuchen, die mit einem metall-organischen Rahmen (MOF, UiO-66) und zwei verschiedenen hochmolekularen Polymeren (PEO und PVDF) hergestellt wurden. 13C- und 1H-NMR-Daten liefern überwältigende Beweise dafür, dass die meisten organischen Verbindungsstücke von UiO-66 innerhalb von 1 nm von PEO liegen, was darauf hinweist, dass PEO homogen im gesamten MOF verteilt ist. Systematische Änderungen in den Peakpositionen der MOF 13C NMR und den Linienbreiten der 1H NMR sowie dramatische Reduzierungen der 1H T1ρ Relaxationszeiten des MOF werden beobachtet, wenn der PEO-Gehalt zunimmt, und wenn die Poren gefüllt sind, führt ein weiterer Anstieg von PEO zur Bildung von halb-kristallinem PEO außerhalb der UiO-66-Partikel. Im Gegensatz dazu zeigen ähnliche Studien zu PVDF MMMs, dass das Polymer nur einen kleinen Teil (<20%) der MOF-Verbindungsstücke in Kontakt hat. Simulationen bestätigen, dass PEO leichter in UiO-66 eindringt als PVDF. Diese Studien gehören zu den ersten, die experimentelle Einblicke in MOF-Polymer-Interaktionen in einem MMM geben.