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Pt@MOF-177: Synthesis, Room-Temperature Hydrogen Storage and Oxidation Catalysis

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Abstract

The gas-phase loading of [Zn4O(btb)2]8 (MOF-177; H3btb=1,3,5-benzenetribenzoic acid) with the volatile platinum precursor [Me3PtCp′] (Cp′=methylcyclopentadienyl) was confirmed by solid state 13C magic angle spinning (MAS)-NMR spectroscopy. Subsequent reduction of the inclusion compound [Me3PtCp′]4@MOF-177 by hydrogen at 100 bar and 100 °C for 24 h was carried out and gave rise to the formation of platinum nanoparticles in a size regime of 2–5 nm embedded in the unchanged MOF-177 host lattice as confirmed by transmission electron microscopy (TEM) micrographs and powder X-ray diffraction (PXRD). The room-temperature hydrogen adsorption of Pt@MOF-177 has been followed in a gravimetric fashion (magnetic suspension balance) and shows almost 2.5 wt % in the first cycle, but is decreased down to 0.5 wt % in consecutive cycles. The catalytic activity of Pt@MOF-177 towards the solvent- and base-free room temperature oxidation of alcohols in air has been tested and shows Pt@MOF-177 to be an efficient catalyst in the oxidation of alcohols.

Abstract

Die mittels Sublimation durchgeführte Beladung von [Zn4O(btb)2]8 (MOF-177; H3btb=1,3,5-Benzenetribenzoesäure) mit dem gut flüchtigen Platinprecursor [Me3PtCp′] (Cp′=Methylcyclopentadienyl) wurde durch13C-(MAS)-NMR-Spektroskopie belegt. Die nachgeschaltete Reduktion der Einschlussverbindung [Me3PtCp′]4@MOF-177 durch H2 wurde bei 100 bar und 100 °C durchgeführt. Sie führte zur Ausbildung von Platin-Nanopartikeln mit einer Grössenverteilung von 2 bis 5 nm, eingebettet im nahezu unveränderten MOF-177-Gastgitter, wie mittels Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) und Pulverdiffraktometrie nachgewiesen werden konnte. Die Raumtemperatur-Wasserstoff-Aufnahme von Pt@MOF177 wurde gravimetrisch verfolgt (Magnetwaage) und es wurde eine Beladung von 2.5 Gewichts % im ersten Zyklus beobachtet, die jedoch in den Folgezyklen auf 0.5 Gewichts % sank. Die katalytische Aktivität von Pt@MOF-177 in der lösemittel- und basenfreien Raumtemperatur-Oxidation von Alkoholen mit Luftsauerstoff wurde untersucht und es zeigte sich das Pt@MOF177 ein effizienter Alkoholoxidationskatalysator ist.

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