A combined experimental and theoretical study of gas sorption on nanoporous silver triazolato metal-organic frameworks

Abstract

A new silver-triazolate metal-organic framework (MOF), {Ag 3[Ag5(μ3-3,5-tBu 2tz)6](BF4)2}n (2), has been prepared and structurally characterized. The CO2 sorption properties of this new MOF and previously reported isostructural analog {Ag 3[Ag5(μ3-3,5-Ph2tz) 6](NO3)2}n (1), were determined experimentally and probed theoretically by a density functional (DF) method. The structures of 1 and 2 are based on flexible Ag5tz 6-structural building units (SBUs), which allow the expansion/contraction of the structure, depending on either the steric requirements of the pendant groups - tBu, or Ph - of the SBUs, or the pressure of the gaseous sorbate. Both silver-triazolate MOFs sorb CO 2 preferentially to N2, O2, CH4 and H2. DF calculations show CO2 to be bound by van der Waals forces to the organic moieties of the porous framework. This work shows that van der Waals interactions of CO2 and the aromatic and aliphatic hydrocarbons of silver-triazolate MOFs are sufficient to achieve preferential sorption of CO2.Se ha preparado y caracterizado estructuralmente una nueva estructura organometálica (MOF) de triazolato de plata, {Ag 3 [Ag5 (μ3-3,5-tBu 2tz) 6] (BF4) 2} n (2). Las propiedades de sorción de CO2 de este nuevo MOF y del análogo isoestructural reportado previamente {Ag 3 [Ag5 (μ3-3,5-Ph2tz) 6] (NO3) 2} n (1), se determinaron experimentalmente y se probaron teóricamente mediante una densidad funcional ( DF) método. Las estructuras de 1 y 2 se basan en unidades de construcción flexibles Ag5tz de 6 estructuras (SBU), que permiten la expansión / contracción de la estructura, dependiendo de los requisitos estéricos de los grupos colgantes - tBu o Ph - de las SBU, o la presión del sorbato gaseoso. Ambos MOF de triazolato de plata sorben CO 2 preferentemente a N2, O2, CH4 y H2. Los cálculos de DF muestran que el CO2 está ligado por las fuerzas de van der Waals a los restos orgánicos de la estructura porosa. Este trabajo muestra que las interacciones de van der Waals del CO2 y los hidrocarburos aromáticos y alifáticos de los MOF de triazolato de plata son suficientes para lograr la sorción preferencial de CO2.