이 논문은 MOF에 관한 네 가지 연구에 관한 것이다. 제 2장에서는 Zn4O 무기 클러스터와 방향족 카르복실산 연결체로 이루어진 7가지 MOF에 대해 서술하였다. 그 중에서 MOF-205와 MOF-210은 각각 4460 m2/g, 6240 m2/g의 높은 BET 표면적을 나타냈다. 구조의 꼭지점에 해당하는 Zn4O는 선형과 삼각형의 방향족 carboxylate로 연결되어 이제까지 알려지지 않은 새로운 구조 유형을 형성하였다. 이 MOF의 유기 리간드에는 특별한 ...
이 논문은 MOF에 관한 네 가지 연구에 관한 것이다. 제 2장에서는 Zn4O 무기 클러스터와 방향족 카르복실산 연결체로 이루어진 7가지 MOF에 대해 서술하였다. 그 중에서 MOF-205와 MOF-210은 각각 4460 m2/g, 6240 m2/g의 높은 BET 표면적을 나타냈다. 구조의 꼭지점에 해당하는 Zn4O는 선형과 삼각형의 방향족 carboxylate로 연결되어 이제까지 알려지지 않은 새로운 구조 유형을 형성하였다. 이 MOF의 유기 리간드에는 특별한 기능기가 달려있지 않았기 때문에, 아민기로 기능화된 리간드(H3BTB-NH2)를 합성하여 유기용매 내에서 질산아연과 반응시켰다. 이를 통해 얻은 다섯 종류의 MOF (qom, rutile, pyrite, MOF-205-NH2, Zn(BTB/BDC)-NH2)의 물성을 주로 X-선 crystallography로 분석하였고, building block의 연결성을 확인하였다. qom-MOF는 MOF-177과 동일한 위상을 가지고 있었고, rutile-MOF와 pyrite-MOF의 구조는 각각 TiO2 (rutile) 과 FeS2 (pyrite)의 구조와 동일했다. rutile-MOF와 pyrite-MOF의 공간군(space group)이 각각에 해당하는 광물과 정확히 일치한다는 점이 특징적이다. 앞선 세 종류의 MOF가 BTB-NH2만을 리간드로 사용한 반면, MOF-205-NH2 와 Zn(BTB/BDC)-NH2 는 선형과 삼각형의 리간드를 모두 사용하였다. 이름에서 알 수 있듯, MOF-205-NH2는 MOF-205와 동일한 구조를 가지고 있다. 한편 Zn(BTB/BDC)-NH2는 모든 연결체가 아민으로 기능화되어 있으며 새로운 연결 유형을 나타내었다. –NH2 기능기는 –CH 기능기에 비해 기체와 더 강한 상호작용을 할 수 있어 낮은 압력에서 이상화탄소 흡착량의 증가를 기대할 수 있다. 또한 해당 기능기들은 다른 유기화학종과 반응하여 MOF의 후처리 반응의 반응 위치로 사용될 수 있다. 제 3장은 M2 paddlewheels (M = Cu(II) or Zn(II))을 포함하는 MOF를 다루었다. MOF에서 가장 흔하게 나타나는 연결 유형은 (3,4)-coordinated net의 tbo 와 pto이다. H3BTB의 확장된 형태인 H3BBC와 질산 구리가 반응하면 MOF-399가 형성된다. MOF-399 는 Cu2 paddlewheels 과 BTC 리간드로 이루어진 HKUST-1 의 확장된 구조이다. MOF-399는 43.2 Å 크기의 구체를 넣을 수 있는 매우 큰 cavity 를 가지며, guest를 제하고 0.13 g/cm3 의 밀도를 나타낸다. 이 계산된 밀도는 보고된 수치 중에서 가장 낮은 수치이다. MOF-388 는 최초로 interwoven frameworks을 보인 MOF-14와 유사한 이중 맞물림 구조를 갖는다. MOF-388의 TAPB 연결체가 MOF-399에 사용된 BBC 연결체와 크기나 모양 면에서 매우 유사하지만, conformation 은 BBC와는 약간의 차이를 보인다. 중심의 triazine에 포함된 질소원자가 이웃한 벤젠고리와 수소결합을 하여 말단의 benzoate만이 자유롭게 회전할 수 있다. 따라서 리간드의 conformation의 미묘한 차이만으로 매우 다른 3차원적 구조를 얻을 수 있었다. pto 위상 특성을 연구하는 과정에서 pto가 tbo 보다 더 유연하다는 것을 확인하였다. 이러한 특성을 이용하여 pto-type interpenetrated Zn3BTB2 framework의 Zn2 paddlewheels 사이에 2-methylimidazolate를 삽입하였다. 음이온인 imidazolate 로 인해 전체적인 구조 역시 전기적으로 음성을 나타냈다. 이로 인해 TMA (tetramethylammonium) 양이온을 내부에 넣어 표면에 더욱 큰 극성을 띄게 할 수 있었다. 실제로 TMA를 포함하고 있는 MOF는 이산화탄소 기체에 대해 더 높은 친화력을 보였다. 앞서 보인 삼각형의 기능화 된 리간드 대신에 –NO2로 기능화된 선형의 H2BPDC 리간드와 질산구리를 반응하여 Cu-NbO-1 와 Cu-NbO-2 MOF를 얻었다. 한 BPDC 리간드는 벤젠고리마다 두 개의 –NO2를 갖고 있고, 다른 BPDC 리간드는 벤젠고리마다 하나씩의 –NO2를 가지고 있다. 리간드에 도입된 nitro groups은 벤젠고리의 자율 회전을 방해하여 말단의 carboxylate groups이 서로 수직으로 배열되도록 하였다. 이로 인해 nbo net의 큰 내부 공동을 가진 구조를 얻게 되었다. –NO2 groups이 도입된 개수는 구조의 맞물림에 영향을 주어 4개의 –NO2 groups을 가진 리간드로는 non-interpenetrated framework가, 2개의 –NO2 groups을 가진 리간드로는 interpenetrated frameworks가 나타났다. 내부 공동은 그 크기로 인해 진공상태에서 유지되기 어려웠다. 하지만 유기용매에서는 구조가 안정하여 용액 상에서의 손님분자 인지를 기대할 수 있다. 마지막으로 불소로 기능화된 HKUST-1을 합성하였고 이의 후처리 반응에 대해 연구하였다. 비록 product는 다공성이 없지만, 리간드의 불소 원자는 상온에서도 benzylamine과 쉽게 친핵성 방향족 치환반응을 하는 것을 확인하였다. 제 4장에서는 기능화된 UiO-67과 MIL-101의 수분 흡착에 대한 연구를 다룬다. 일반적인 MOF와는 다르게 UiO-67과 MIL-101은 물에서 매우 안정하여 수분 흡착에 적합하다. 이 MOF들은 저온열구동 냉각기 또는 heat pump의 흡착제로의 응용성을 보인다. 하지만 실제로 적용되기 위해서는 P/P0 = 0.1 ~ 0.3 범위에서의 working capacity가 최대화 되어야 한다. 아민 기능기가 도입된 UiO-67 (UiO-67-NH2)는 기능화 되지 않은 UiO-67보다 10배 향상된 15 wt%의 수분 흡착량을 보여 요구조건을 충족하였다. MIL-101은 2.9 nm와 3.2 nm의 meso-pores를 가지고 있고, 유기리간드인 BDC에 다양한 기능기가 도입되었다. amino, urea, maleic acid, carboxylic acid, sulfonic acid의 도입은 MIL-101의 수분흡착 양상에 각기 다른 방향으로 영향을 주었다. 그 중에서 sulfonic acid group가 가장 효과적으로, P/P0 = 0.3의
이 논문은 MOF에 관한 네 가지 연구에 관한 것이다. 제 2장에서는 Zn4O 무기 클러스터와 방향족 카르복실산 연결체로 이루어진 7가지 MOF에 대해 서술하였다. 그 중에서 MOF-205와 MOF-210은 각각 4460 m2/g, 6240 m2/g의 높은 BET 표면적을 나타냈다. 구조의 꼭지점에 해당하는 Zn4O는 선형과 삼각형의 방향족 carboxylate로 연결되어 이제까지 알려지지 않은 새로운 구조 유형을 형성하였다. 이 MOF의 유기 리간드에는 특별한 기능기가 달려있지 않았기 때문에, 아민기로 기능화된 리간드(H3BTB-NH2)를 합성하여 유기용매 내에서 질산 아연과 반응시켰다. 이를 통해 얻은 다섯 종류의 MOF (qom, rutile, pyrite, MOF-205-NH2, Zn(BTB/BDC)-NH2)의 물성을 주로 X-선 crystallography로 분석하였고, building block의 연결성을 확인하였다. qom-MOF는 MOF-177과 동일한 위상을 가지고 있었고, rutile-MOF와 pyrite-MOF의 구조는 각각 TiO2 (rutile) 과 FeS2 (pyrite)의 구조와 동일했다. rutile-MOF와 pyrite-MOF의 공간군(space group)이 각각에 해당하는 광물과 정확히 일치한다는 점이 특징적이다. 앞선 세 종류의 MOF가 BTB-NH2만을 리간드로 사용한 반면, MOF-205-NH2 와 Zn(BTB/BDC)-NH2 는 선형과 삼각형의 리간드를 모두 사용하였다. 이름에서 알 수 있듯, MOF-205-NH2는 MOF-205와 동일한 구조를 가지고 있다. 한편 Zn(BTB/BDC)-NH2는 모든 연결체가 아민으로 기능화되어 있으며 새로운 연결 유형을 나타내었다. –NH2 기능기는 –CH 기능기에 비해 기체와 더 강한 상호작용을 할 수 있어 낮은 압력에서 이상화탄소 흡착량의 증가를 기대할 수 있다. 또한 해당 기능기들은 다른 유기화학종과 반응하여 MOF의 후처리 반응의 반응 위치로 사용될 수 있다. 제 3장은 M2 paddlewheels (M = Cu(II) or Zn(II))을 포함하는 MOF를 다루었다. MOF에서 가장 흔하게 나타나는 연결 유형은 (3,4)-coordinated net의 tbo 와 pto이다. H3BTB의 확장된 형태인 H3BBC와 질산 구리가 반응하면 MOF-399가 형성된다. MOF-399 는 Cu2 paddlewheels 과 BTC 리간드로 이루어진 HKUST-1 의 확장된 구조이다. MOF-399는 43.2 Å 크기의 구체를 넣을 수 있는 매우 큰 cavity 를 가지며, guest를 제하고 0.13 g/cm3 의 밀도를 나타낸다. 이 계산된 밀도는 보고된 수치 중에서 가장 낮은 수치이다. MOF-388 는 최초로 interwoven frameworks을 보인 MOF-14와 유사한 이중 맞물림 구조를 갖는다. MOF-388의 TAPB 연결체가 MOF-399에 사용된 BBC 연결체와 크기나 모양 면에서 매우 유사하지만, conformation 은 BBC와는 약간의 차이를 보인다. 중심의 triazine에 포함된 질소원자가 이웃한 벤젠고리와 수소결합을 하여 말단의 benzoate만이 자유롭게 회전할 수 있다. 따라서 리간드의 conformation의 미묘한 차이만으로 매우 다른 3차원적 구조를 얻을 수 있었다. pto 위상 특성을 연구하는 과정에서 pto가 tbo 보다 더 유연하다는 것을 확인하였다. 이러한 특성을 이용하여 pto-type interpenetrated Zn3BTB2 framework의 Zn2 paddlewheels 사이에 2-methylimidazolate를 삽입하였다. 음이온인 imidazolate 로 인해 전체적인 구조 역시 전기적으로 음성을 나타냈다. 이로 인해 TMA (tetramethylammonium) 양이온을 내부에 넣어 표면에 더욱 큰 극성을 띄게 할 수 있었다. 실제로 TMA를 포함하고 있는 MOF는 이산화탄소 기체에 대해 더 높은 친화력을 보였다. 앞서 보인 삼각형의 기능화 된 리간드 대신에 –NO2로 기능화된 선형의 H2BPDC 리간드와 질산구리를 반응하여 Cu-NbO-1 와 Cu-NbO-2 MOF를 얻었다. 한 BPDC 리간드는 벤젠고리마다 두 개의 –NO2를 갖고 있고, 다른 BPDC 리간드는 벤젠고리마다 하나씩의 –NO2를 가지고 있다. 리간드에 도입된 nitro groups은 벤젠고리의 자율 회전을 방해하여 말단의 carboxylate groups이 서로 수직으로 배열되도록 하였다. 이로 인해 nbo net의 큰 내부 공동을 가진 구조를 얻게 되었다. –NO2 groups이 도입된 개수는 구조의 맞물림에 영향을 주어 4개의 –NO2 groups을 가진 리간드로는 non-interpenetrated framework가, 2개의 –NO2 groups을 가진 리간드로는 interpenetrated frameworks가 나타났다. 내부 공동은 그 크기로 인해 진공상태에서 유지되기 어려웠다. 하지만 유기용매에서는 구조가 안정하여 용액 상에서의 손님분자 인지를 기대할 수 있다. 마지막으로 불소로 기능화된 HKUST-1을 합성하였고 이의 후처리 반응에 대해 연구하였다. 비록 product는 다공성이 없지만, 리간드의 불소 원자는 상온에서도 benzylamine과 쉽게 친핵성 방향족 치환반응을 하는 것을 확인하였다. 제 4장에서는 기능화된 UiO-67과 MIL-101의 수분 흡착에 대한 연구를 다룬다. 일반적인 MOF와는 다르게 UiO-67과 MIL-101은 물에서 매우 안정하여 수분 흡착에 적합하다. 이 MOF들은 저온열구동 냉각기 또는 heat pump의 흡착제로의 응용성을 보인다. 하지만 실제로 적용되기 위해서는 P/P0 = 0.1 ~ 0.3 범위에서의 working capacity가 최대화 되어야 한다. 아민 기능기가 도입된 UiO-67 (UiO-67-NH2)는 기능화 되지 않은 UiO-67보다 10배 향상된 15 wt%의 수분 흡착량을 보여 요구조건을 충족하였다. MIL-101은 2.9 nm와 3.2 nm의 meso-pores를 가지고 있고, 유기리간드인 BDC에 다양한 기능기가 도입되었다. amino, urea, maleic acid, carboxylic acid, sulfonic acid의 도입은 MIL-101의 수분흡착 양상에 각기 다른 방향으로 영향을 주었다. 그 중에서 sulfonic acid group가 가장 효과적으로, P/P0 = 0.3의
This thesis describes four classes of MOF works. Chapter 2 is devoted to the seven MOFs that are composed of Zn4O inorganic clusters and aromatic carboxylate linkers. Among them, MOF-205 and MOF-210 exhibit extremely large BET surface areas, respectively 4460 and 6240 m2/g. Their Zn4O vertices are c...
This thesis describes four classes of MOF works. Chapter 2 is devoted to the seven MOFs that are composed of Zn4O inorganic clusters and aromatic carboxylate linkers. Among them, MOF-205 and MOF-210 exhibit extremely large BET surface areas, respectively 4460 and 6240 m2/g. Their Zn4O vertices are connected by both linear and trigonal-shaped aromatic carboxylates, leading to new structural types not found in known solid compounds. As the organic linkers for those MOFs do not have functional groups, an amino-functionalized ligand (H3BTB-NH2) has been synthesized and used for the reactions with zinc nitrate in organic solvent. The resulting five MOFs (qom, rutile, pyrite, MOF-205-NH2, Zn(BTB/BDC)-NH2) were characterized mainly by X-ray crystallography, and their building block connectivity has been understood. The qom-MOF has the same topology as that of MOF-177, and rutile- and pyrite-MOFs adopt the structures of TiO2 (rutile) and FeS2 (pyrite) minerals, respectively. It is interesting that the crystallographic space groups for rutile- and pyrite-MOFs are exactly same as those of the corresponding minerals. While the three amino-functionalized MOFs contain only BTB-NH2 as an organic linker, both MOF-205-NH2 and Zn(BTB/BDC)-NH2 frameworks contain linear and trigonal linkers. As the name suggests, MOF-205-NH2 has the same network as that of MOF-205. In contrast, the last one adopts a new network type with all the linkers are functionalized –NH2 groups. The –NH2 groups can exert stronger interactions with gases than –CH, which is anticipated to uptake increase amounts of CO2 at low pressure. Moreover, the functionality serves a reactive site for the post-synthetic modification of MOFs with various organic groups. Chapter 3 presents those MOFs that have M2 paddlewheels (M = Cu(II) or Zn(II) as inorganic vertices in the frameworks. The most famous and frequently found networks types in MOFs are tbo and pto, the (3,4)-coordinated net. When copper nitrate is reacted with H3BBC, an expanded form of H3BTB, MOF-399 forms exclusively. MOF-399 is also an expanded form of HKUST-1 which is composed of Cu2 paddlewheels and short BTC linkers. MOF-399 has a large cavity that can enclose a 43.2 Å sphere and its density is 0.13 g/cm3 without the occluded guest. The calculated density is the lowest yet reported. MOF-388 has doubly interpenetrated frameworks, which is reminiscent of MOF-14 which is the first example of interwoven frameworks. Although the TAPB linker in MOF-388 resembles the BBC in MOF-399 in both size and shape, its conformation is slightly different from that of BBC. The N atoms in the triazine nucleus form H-bonds with the neighboring benzene –CH groups, which allow only the free rotation of the terminal benzoate groups. Thus, the subtle change in the ligand conformation, it is possible to achieve different three-dimensional structure. In the course of studying the topological nature of pto, it has been realized that the pto frameworks are more flexible than the tbo. By taking advantage of the topological property, 2-methylimidazolate has been inserted between to Zn2 paddlewheels in the pto-type interpenetrated Zn3BTB2 framework. As the imidazolate is anion, the resulting interpenetrated framework becomes anionic, too. Thus cationic TMA (tetramethylammonium) is able to be incorporated into the pore, providing increased polar surfaces toward incoming gases. In fact, the TMA included MOF has enhanced CO2 affinity. Instead of the trigonal aromatic linkers in the above-mentioned MOFs, a linear H2BPDC ligand functionalized with –NO2 groups has been used for their reactions with copper nitrate to produce Cu-NbO-1 and Cu-NbO-2 MOFs. One ligand has two –NO2 groups in each benzene ring, and the other has one –NO2. The introduced nitro groups hinder the free rotation of the benzene rings, causing the terminal carboxylate groups to adopt a perpendicular orientation with each other. Thus, the resulting frameworks follow nbo net with large void spaces. The number of –NO2 groups affect the framework interpenetration; the BPDC with 4 –NO2 groups leads to non-interpenetrated framework while the BPDC with 2 –NO2 groups gives interpenetrated frameworks. The empty pores are too big to be maintained in vacuum. However, the frameworks are stable in organic solvent, anticipating the large guest recognition in solution. Finally, a fluoro-functionalized HKUST-1 has been prepared and its post-synthetic modification has been explored. Although the product was non-porous, it was ascertained that the F atom in the linker was easily susceptible to the nucleophilic aromatic substitution with benzylamine at ambient temperature. Chapter 4 studies the water vapor adsorption and desorption in functionalized UiO-67 and MIL-101. Unlike to common MOFs, UiO-67 and MIL-101 are very stable in water which is the most requested property for water sorption experiments. These MOFs have potentials for the application to the sorbent materials in the thermally driven chillers or heat pumps. However, for the practical application, the working capacity should be maximized at the pressure range between P/P0 = 0.1 and 0.3. The –NH2 functionalized UiO-67 (UiO-67-NH2) comes to meet the requirement with 15wt% of water uptake which is 10 times greater than that of UiO-67. As MIL-101 has 2.9 and 3.2 nm meso-pores, various functional groups have been introduced to the organic linker, BDC. The introduction of the amino, urea, maleic acid, carboxylic acid, and sulfonic acid affect differently the water adsorption behaviors of the functionalized MIL-101s. Among them, the sulfonic acid group is effective in increasing water uptake, up to 22 wt% at P/P0 = 0.3. This work demonstrates that the water adsorption affinity can be tuned by the chemical modification of the MOF surfaces. Chapter 5 deals with the unique post-modification of the metal centers in MOFs. One of the 4 Zn in the Zn4O cluster in MOF-5 or UMCM-1 can be exchan
This thesis describes four classes of MOF works. Chapter 2 is devoted to the seven MOFs that are composed of Zn4O inorganic clusters and aromatic carboxylate linkers. Among them, MOF-205 and MOF-210 exhibit extremely large BET surface areas, respectively 4460 and 6240 m2/g. Their Zn4O vertices are connected by both linear and trigonal-shaped aromatic carboxylates, leading to new structural types not found in known solid compounds. As the organic linkers for those MOFs do not have functional groups, an amino-functionalized ligand (H3BTB-NH2) has been synthesized and used for the reactions with zinc nitrate in organic solvent. The resulting five MOFs (qom, rutile, pyrite, MOF-205-NH2, Zn(BTB/BDC)-NH2) were characterized mainly by X-ray crystallography, and their building block connectivity has been understood. The qom-MOF has the same topology as that of MOF-177, and rutile- and pyrite-MOFs adopt the structures of TiO2 (rutile) and FeS2 (pyrite) minerals, respectively. It is interesting that the crystallographic space groups for rutile- and pyrite-MOFs are exactly same as those of the corresponding minerals. While the three amino-functionalized MOFs contain only BTB-NH2 as an organic linker, both MOF-205-NH2 and Zn(BTB/BDC)-NH2 frameworks contain linear and trigonal linkers. As the name suggests, MOF-205-NH2 has the same network as that of MOF-205. In contrast, the last one adopts a new network type with all the linkers are functionalized –NH2 groups. The –NH2 groups can exert stronger interactions with gases than –CH, which is anticipated to uptake increase amounts of CO2 at low pressure. Moreover, the functionality serves a reactive site for the post-synthetic modification of MOFs with various organic groups. Chapter 3 presents those MOFs that have M2 paddlewheels (M = Cu(II) or Zn(II) as inorganic vertices in the frameworks. The most famous and frequently found networks types in MOFs are tbo and pto, the (3,4)-coordinated net. When copper nitrate is reacted with H3BBC, an expanded form of H3BTB, MOF-399 forms exclusively. MOF-399 is also an expanded form of HKUST-1 which is composed of Cu2 paddlewheels and short BTC linkers. MOF-399 has a large cavity that can enclose a 43.2 Å sphere and its density is 0.13 g/cm3 without the occluded guest. The calculated density is the lowest yet reported. MOF-388 has doubly interpenetrated frameworks, which is reminiscent of MOF-14 which is the first example of interwoven frameworks. Although the TAPB linker in MOF-388 resembles the BBC in MOF-399 in both size and shape, its conformation is slightly different from that of BBC. The N atoms in the triazine nucleus form H-bonds with the neighboring benzene –CH groups, which allow only the free rotation of the terminal benzoate groups. Thus, the subtle change in the ligand conformation, it is possible to achieve different three-dimensional structure. In the course of studying the topological nature of pto, it has been realized that the pto frameworks are more flexible than the tbo. By taking advantage of the topological property, 2-methylimidazolate has been inserted between to Zn2 paddlewheels in the pto-type interpenetrated Zn3BTB2 framework. As the imidazolate is anion, the resulting interpenetrated framework becomes anionic, too. Thus cationic TMA (tetramethylammonium) is able to be incorporated into the pore, providing increased polar surfaces toward incoming gases. In fact, the TMA included MOF has enhanced CO2 affinity. Instead of the trigonal aromatic linkers in the above-mentioned MOFs, a linear H2BPDC ligand functionalized with –NO2 groups has been used for their reactions with copper nitrate to produce Cu-NbO-1 and Cu-NbO-2 MOFs. One ligand has two –NO2 groups in each benzene ring, and the other has one –NO2. The introduced nitro groups hinder the free rotation of the benzene rings, causing the terminal carboxylate groups to adopt a perpendicular orientation with each other. Thus, the resulting frameworks follow nbo net with large void spaces. The number of –NO2 groups affect the framework interpenetration; the BPDC with 4 –NO2 groups leads to non-interpenetrated framework while the BPDC with 2 –NO2 groups gives interpenetrated frameworks. The empty pores are too big to be maintained in vacuum. However, the frameworks are stable in organic solvent, anticipating the large guest recognition in solution. Finally, a fluoro-functionalized HKUST-1 has been prepared and its post-synthetic modification has been explored. Although the product was non-porous, it was ascertained that the F atom in the linker was easily susceptible to the nucleophilic aromatic substitution with benzylamine at ambient temperature. Chapter 4 studies the water vapor adsorption and desorption in functionalized UiO-67 and MIL-101. Unlike to common MOFs, UiO-67 and MIL-101 are very stable in water which is the most requested property for water sorption experiments. These MOFs have potentials for the application to the sorbent materials in the thermally driven chillers or heat pumps. However, for the practical application, the working capacity should be maximized at the pressure range between P/P0 = 0.1 and 0.3. The –NH2 functionalized UiO-67 (UiO-67-NH2) comes to meet the requirement with 15wt% of water uptake which is 10 times greater than that of UiO-67. As MIL-101 has 2.9 and 3.2 nm meso-pores, various functional groups have been introduced to the organic linker, BDC. The introduction of the amino, urea, maleic acid, carboxylic acid, and sulfonic acid affect differently the water adsorption behaviors of the functionalized MIL-101s. Among them, the sulfonic acid group is effective in increasing water uptake, up to 22 wt% at P/P0 = 0.3. This work demonstrates that the water adsorption affinity can be tuned by the chemical modification of the MOF surfaces. Chapter 5 deals with the unique post-modification of the metal centers in MOFs. One of the 4 Zn in the Zn4O cluster in MOF-5 or UMCM-1 can be exchan
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