Pore-Specific Anisotropic Etching of Zeolitic Imidazolate Frameworks by Carboxylic Acid Vapors

化学 沸石咪唑盐骨架 羧酸 咪唑酯 蚀刻(微加工) 化学工程 各向异性 有机化学 金属有机骨架 吸附 量子力学 物理 工程类 图层(电子)
作者
Xianchun Chen,Wenjun Cai,Lu Wang,Bo Wang
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:146 (33): 23138-23145 被引量:5
标识
DOI:10.1021/jacs.4c05044
摘要

Anisotropic etching is a powerful way to customize metal-organic frameworks with advanced nanostructures, but it is still in its infancy. Herein, we proposed an unprecedented etching strategy that created anisotropic hollow structures in various zeolitic imidazolate framework (ZIF) nano/single crystals via pore-specific carving. The etching occurred through a newly discovered gas-solid reaction where carboxylic acid vapors bind with ligands in ZIFs at room temperature to form ionic liquid (IL). A series of experiments were conducted to decode the origin of anisotropy and the "hollowing out" effect. We found that large pore openings on {111} facets provide access for the entry of carboxylic acid vapors and the outflow of the IL, resulting in pore-dependent anisotropy features. The unique "etching after adsorption" mechanism and the adsorption capacity of the IL enable acid vapors to hollow out nanocrystals and even single crystals. By altering carboxylic acids and ligands in ZIFs, the etching process can be precisely tuned from the inside out or the outside in. This new method demonstrates broad universality and brings unprecedented morphologies and complexities. It may offer great opportunities for achieving purposeful modification of ZIFs and the rational construction of intricate architectures.
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