Layer-by-Layer-Synthese und Übertragung von Freestanding konjugierte mikroporöse Polymernanomembranen
Summary
In this paper we describe the interfacial synthesis of conjugated microporous polymers (CMP) on sacrificial substrates, and the dissolution of the substrate for the preparation of freestanding CMP nanomembranes. In addition, we will describe how the fragile nanomembranes can be transferred to other substrates.
Abstract
CMP große Oberfläche Materialien angezogen zunehmendes Interesse vor kurzem auf Grund ihrer hohen Variabilität bei der Einarbeitung von funktionellen Gruppen in Kombination mit ihrer hervorragenden thermischen und chemischen Stabilität und niedrigen Dichten. Jedoch verursacht ihre Unlöslichkeit Probleme bei ihrer Verarbeitung da üblicherweise angewandte Techniken wie Schleuderbeschichtung sind nicht verfügbar. Besonders für Membrananwendungen, wobei die Verarbeitung der CMP als dünne Filme wünschenswert sind die Verarbeitungsprobleme ihre kommerzielle Anwendung verhindert.
Hier beschreiben wir die Grenzflächensynthese von CMP Dünnschichten auf funktionalisierten Substraten über molekulare Schicht-für-Schicht (LBL) Synthese. Dieses Verfahren erlaubt die Herstellung von Filmen mit einer gewünschten Dicke und Zusammensetzung und sogar gewünschten Zusammensetzungsgradienten.
Die Verwendung von Opfer Trägern ermöglicht die Herstellung von freistehenden Membranen durch Auflösen des Trägers nachdie Synthese. Um solche ultradünnen Membranen freistehenden Griff der Schutz mit Opferbeschichtungen zeigten großes Versprechen, zum Bruch der Nanomembranen zu vermeiden. Um die Nanomembranen auf das gewünschte Substrat übertragen werden die beschichteten Membranen an der Luft-Flüssigkeit-Grenzfläche upfloated und dann über Tauchbeschichtung überführt.
Introduction
The preparation of ultra-thin polymer membranes is of high interest for applications in gas separation and nanofiltration. Challenges in the synthesis are represented by (a) the control of the membrane thickness and the homogeneity and (b) transfer of such fragile membranes. To overcome challenge (a), molecular layer-by-layer synthesis1 has shown great promise in controlling the thickness and homogeneity of thin films grown at the solid-liquid interface.2,3 Controlling the number of layers linearly controls the film thickness. The l-b-l method has been successfully used to fabricate surface mounted metal organic frameworks (SURMOFs),4-7 also the synthesis of thin polymer films via l-b-l reaction of polymer chains was demonstrated.8 The challenge (b) concerns the handling of these ultra-thin membranes. To avoid rupture or wrinkling of the nanomembranes sacrificial supports of coatings have shown great promise. 9
Here we will present a detailed protocol for synthesis of conjugated microporous polymer (CMP)10-13 thin films through sequential addition of the molecular building blocks, with desired thickness and composition. The preparation of free-standing CMP nanomembranes is achieved by using a sacrificial support. To handle and transfer the CMP nanomembranes to other supports we will describe a simple protocol to protect the membranes with sacrificial coatings and their upfloating to the liquid air interface and subsequent transfer using dip-coating.
Protocol
Representative Results
Discussion
Für die Synthese von CMP-Film der Lösung des Katalysators hat frisch. Ein gebrochener Katalysator (dh oxidiert) wird durch eine Blaufärbung der Lösung angezeigt. Die frische Lösung ist farblos.
Ein entscheidender Punkt ist, um die Kanten des Glimmer-Substrat nach der Schleuderbeschichtung PMMA geschnitten. Auch Defekte in dem Substrat geschnitten werden soll, das heißt, jeder Punkt waren die PMMA kann in Kontakt mit dem Glimmer-Substrat wegen einer fehlenden …
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors have no acknowledgements.
Materials
| Acetone | VWR BDH Prolabo | 20066.330 | AnalR NORMAPUR |
| Potassium iodide | VWR BDH Prolabo | 26846.292 | AnalR NORMAPUR |
| Ethyl acetate | VWR BDH Prolabo | 23882.321 | AnalR NORMAPUR |
| Tetrahydrofurane (THF) | VWR BDH Prolabo | 28559.320 | HiPerSolv CHROMANORM |
| THF waterfree | Merck Millipore | 1.08107.1001 | SeccoSolv |
| Iodine | Sigma-Aldrich | 20,777-2 | |
| Tetrakis(acetonitrile)copper(I)hexafluoro-phosphate | Sigma-Aldrich | 346276-5G | |
| Poly(methyl methacrylate) 996 kDa (PMMA) | Sigma-Aldrich | 182265-25G | |
| 1.1.1.1 Methanetetrayltetrakis(4-azidobenzene) (TPM-azide) | provided by AK Prof. Bräse. Institute of organic chemistry, Karlsruhe Institute of Technology. Synthesized according to9 | ||
| 1.1.1.1 Methanetetrayltetrakis(4-ethinylenebenzene) (TPM-alkyne) | provided by AK Prof. Bräse. Institute of organic chemistry, Karlsruhe Institute of Technology. Synthesized according to9 | ||
| 11-thioacetyl-undecaneacid propargylamide | provided by AK Prof. Bräse. Institute of organic chemistry, Karlsruhe Institute of Technology. Synthesized according to8 | ||
| gold/titan coated silicium-wafer | Georg Albert PVD, 76857 Silz, Germany | ||
| gold coated mica | Georg Albert PVD, 76857 Silz, Germany |
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