دنیای نانو

دنیای نانو

اثر مراکز فلزی بر عملکرد چارچوب‌های آلی-فلزی

نوع مقاله : مروری

نویسندگان
1 پردیس علوم و فناوریهای نوین، دانشکده نانوفناوری، دانشگاه سمنان، سمنان
2 عضو هیات علمی/ دانشکده نانوفناوری، دانشگاه سمنان
3 مرکز تحقیقات نانوتکنولوژی پزشکی و مهندسی بافت، دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی، تهران
چکیده
در چند دهه گذشته، مطالعات زیادی برای تهیه چارچوب‌های آلی-فلزی‌ دوپ شده و بررسی اثر مراکز فلزی مختلف گزارش شده است. چارچوب‌های آلی-فلزی به علت پایداری حرارتی و شیمیایی ‌بالا، ظرفیت جذب بالا و مساحت فوق‌العاده گزینه بسیار مناسبی برای عملیات متفاوت اعم از اکسیداسیون پیشرفته، جذب سطحی، گوگردزدایی، حسگر، دارورسانی و استخراج فاز جامد هستند. برای بهبود عملکرد چارچوب‌های آلی-فلزی یکی از روش‌هایی که می‌توان استفاده کرد، تغییر مراکز فلزی است. در اینجا، یک ارزیابی مختصر از دستاوردهای فعلی در حوزه اثر مراکز فلزی بر ویژگی‌ها و عملکرد چارچوب‌های آلی- فلزی در زمینه‌های مختلف فوق ارائه شده است. مطالعه حاضر، مروری بر اثر این مراکز بر مشخصه چارچوب‌های آلی- فلزی از جمله تغییرات در توپوگرافی، پیک‌های مشخصه‌یابی آنالیزها و تغییرات در اندازه منافذ و متعاقبا عمکلرد چارچوب است. با اضافه کردن اتم فلز‌های متفاوت در اندازه بهینه، عملکرد چارچوب آلی- فلزی بهبود پیدا می‌کند، که در اینجا به آن‌ها پرداخته شده است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

The effect of metal centers on the performance of metal-organic frameworks

نویسندگان English

Malika Heydari Arjaloo 1
narjes keramati 2
Mohammad Irani 3
Sanaz Alamdari 1
1 Department of Nanotechnology, Faculty of New Sciences and Technologies, Semnan University, Semnan, 35131‑19111, Iran
2 Department of nanotechnology, Semnan University
3 Medical Nanotechnology and Tissue Engineering Research Center, Shahid Beheshti University of Medical Sciences, Tehran
چکیده English

In the past few decades, many studies have been reported to prepare doped metal-organic frameworks and investigate the effect of different metal centers. Metal-organic frameworks are a very suitable option for different applications, including advanced oxidation, adsorption, desulfurization, sensing, drug delivery, and solid-phase extraction, due to their high thermal and chemical stability, high adsorption capacity, and extraordinary surface area. One of the methods that can be used to improve the performance of metal-organic frameworks is to change the metal centers. Here, a brief assessment of the current achievements in the field of the effect of metal centers on the properties and performance of metal-organic frameworks in the above-mentioned various fields is presented. The present study is a review of the effect of these centers on the characteristics of metal-organic frameworks, including changes in topography, peaks of characterization of analyses, and changes in pore size and subsequently the performance of the framework. By adding different metal atoms in the optimal size, the performance of the metal-organic framework is improved, which is discussed here.

کلیدواژه‌ها English

Bimetallic organic frameworks
metal center effect
surface adsorption
advanced oxidation
drug delivery
sensor
[1] Kitagawa S. Metal-organic frameworks (MOFs). Chemical Society Reviews. 2014;43(16):5463-5465.
[2] Zhou HC, Long JR, Yaghi OM. Introduction to metal-organic frameworks. Chemical reviews. 2012 Feb 8;112(2):673-4.
[3] James SL. Metal-organic frameworks. Chemical Society Reviews. 2003;32(5):276-88.
[4] Li G, Xia L, Dong J, Chen Y, Li Y. Metal-organic frameworks. In Solid-phase extraction 2020 Jan 1 (pp. 285-309). Elsevier.
[5] Roudbari R, Keramati N, Ghorbani M. Porous nanocomposite based on metal-organic framework: Antibacterial activity and efficient removal of Ni(II) heavy metal ion. Journal of Molecular Liquids. 2021 Jan 15;322:114524.
[6] Dutta A, Pan Y, Liu JQ, Kumar A. Multicomponent isoreticular metal-organic frameworks: Principles, current status and challenges. Coordination Chemistry Reviews. 2021 Oct 15;445:214074.
[7] محمدنژاد، معصومه، مختاری نکو، نیوشا. مروری کوتاه بر کاربرد چارچوب‌های فلز-آلی در صنعت غذایی. دنیای نانو، ۱۴۰۱؛ ۱۸(۶۹): ۱-۸.
[8] Roshanfekr Rad L, Faramarzi H, Anbia M, Irani M. Electrocoagulation-photocatalysis sequential combined method for the removal of anticancer drugs from pharmaceutical wastewater using NH₂-MIL-125(Ti)/cobalt ferrite nanorods composite photocatalyst. Journal of Environmental Chemical Engineering. 2024;12:113302.
[9] Roshanfekr Rad L, Faramarzi H, Anbia M, Irani M. Membrane filtration and adsorption of doxorubicin hydrochloride and fluoxetine hydrochloride from water using imidazole framework-11/graphitic carbon nitride as photocatalyst under visible light. Scientific Reports. 2023;13:22547.
[10] Hossein Zadeh M, Keramati N, Mehdipour Ghazi M. Ultrasonic-assisted synthesis of new photocatalyst based on Fe-benzenetricarboxylic (Fe–BTC) metal organic framework: characterization and photocatalytic properties. Journal of the Iranian Chemical Society. 2019 Feb 14;16:401-9.
[11] Serra-Crespo P, Ramos-Fernandez EV, Gascon J, Kapteijn F. Synthesis and characterization of an amino functionalized MIL-101(Al): separation and catalytic properties. Chemistry of Materials. 2011 May 24;23(10):2565-72.
[12] علمداری، امین، صدرالدینی، محسن. مروری بر سنتز و کاربردهای نانوساختارهای متخلخل چارچوب‌های آلی-فلزی. دنیای نانو، ۱۴۰۲؛ ۱۹(۷۳): ۱-۱۳.
[13] Hossein Zadeh M, Keramati N, Mehdipour Ghazi M. The effect of solvents on photocatalytic activity of Fe-BTC metal organic framework obtained via sonochemical method. Inorganic and Nano-Metal Chemistry. 2019 Dec 2;49(12):448-54.
[14] Houshyar F, Mehdipour Ghazi M, Keramati N. Optimization of operational parameters in photocatalytic degradation of methylene blue using zeolitic imidazolate framework-11 nanostructure. Desalination and Water Treatment. 2023;312:234-246.
[15] Yarahmadi G, Keramati N. Reduced electron/hole recombination in Z-scheme nanostructure of zeolitic imidazolate framework-11/graphitic carbon nitride as photocatalyst under visible light. Scientific Reports. 2023;13:22547.
[16] Ahmad K, Ashfaq M, Shah SS, Hussain E, Naseem HA, Parveen S, Ayub A. Effect of metal atom in zeolitic imidazolate frameworks (ZIF-8 & 67) for removal of Pb2+ & Hg2+ from water. Food and chemical toxicology. 2021 Mar 1;149:112008.
[17] Nazir MA, Bashir MS, Jamshaid M, Anum A, Najam T, Shahzad K, Imran M, Shah SS, ur Rehman A. Synthesis of porous secondary metal-doped MOFs for removal of Rhodamine B from water: Role of secondary metal on efficiency and kinetics. Surfaces and Interfaces. 2021 Aug 1;25:101261.
[18] Roshanfekr Rad L, Faramarzi H, Anbia M, Irani M. Adsorption of doxorubicin and 5-Fluorouracil anticancer drugs from aqueous media using MIL-101-NH2 (Co/Fe) bi-metal-organic framework. Separation and Purification Technology. 2024;339:126549.
[19] Tian F, Qiao C, Zheng R, Ru Q, Sun X, Zhang Y, Meng C. Synthesis of bimetallic-organic framework Cu/Co-BTC and the improved performance of thiophene adsorption. RSC advances. 2019;9(27):15642-7.
[20] Ayyavu T, Arasappan H, Gracia F, Soler M. The key role of metal nanoparticle in metal organic frameworks of UiO family (MOFs) for the application of CO2 capture and heterogeneous catalysis. In Fundamentals and Properties of Multifunctional Nanomaterials 2021 Jan 1 (pp. 369-404). Elsevier.
[21] Madsen Rasmus SK, Stepniewska M, Yang Y, Qiao A, Winters W MW, Zhou C, König J, Mauro JC, Yue Y. Mixed metal node effect in zeolitic imidazolate frameworks. RSC advances. 2022;12(17):10815-10824.
[22] Han Y, Li Y, Wang X, Li Y, Xu H, Chen S, Xu ZL. Influence of metal ions on the selective catalytic oxidation properties of isostructural MOFs. Inorganica Chimica Acta. 2018 Feb 24;471:176-9.
[23] Pouramini Z, Mousavi SM, Babapoor A, Hashemi SA, Lai CW, Mazaheri Y, Chiang WH. Effect of metal atom in zeolitic imidazolate frameworks (ZIF-8 & 67) for removal of dyes and antibiotics from wastewater: a review. Catalysts. 2023 Jan 9;13(1):155.
[24] Liang H, Liu R, Hu C, An X, Zhang X, Liu H, Qu J. Synergistic effect of dual sites on bimetal-organic frameworks for highly efficient peroxide activation. Journal of Hazardous Materials. 2021;406:124692.
[25] Nguyen HT, Tran KN, Van Tan L, Tran VA, Doan VD, Lee T, Nguyen TD. Microwave-assisted solvothermal synthesis of bimetallic metal-organic framework for efficient photodegradation of organic dyes. Materials Chemistry and Physics. 2021 Nov 1;272:125040.
[26] Chen X, Zhao JX, Wang JW, Liu Y, Wang LC, Weerasooriya R, Wu YC. Doping ZIF-67 with transition metals results in bimetallic centers for electrochemical detection of Hg(II). Electrochimica Acta. 2021 Aug 10;387:138539.
[27] Tang JunTao TJ, Wang JianLong WJ. Iron-copper bimetallic metal-organic frameworks for efficient Fenton-like degradation of sulfamethoxazole under mild conditions.
[28] Awadallah-F A, Hillman F, Al-Muhtaseb SA, Jeong HK. Influence of doped metal center on morphology and pore structure of ZIF-8. MRS Communications. 2019 Mar;9:288-91.
[29] Lawson S, Newport K, Pederniera N, Rownaghi AA, Rezaei F. Curcumin Delivery on Metal–Organic Frameworks: The Effect of the Metal Center on Pharmacokinetics within the M-MOF-74 Family. ACS Applied Bio Materials. 2021 Mar 12;4(4):3423-32.
[30] El-Yazeed WA, Abou El-Reash YG, Elatwy LA, Ahmed AI. Facile fabrication of bimetallic Fe–Mg MOF for the synthesis of xanthenes and removal of heavy metal ions. RSC advances. 2020;10(16):9693-703.
دوره 20، شماره 77
زمستان 1403
صفحه 22-1

  • تاریخ دریافت 09 دی 1403
  • تاریخ بازنگری 25 بهمن 1403
  • تاریخ پذیرش 09 اسفند 1403