ИСТИНА

Металл-органические каркасы (Metal-Organic Frameworks, MOFs) представляют собой трёхмерные пористые координационные полимеры, содержащие металлические центры, связанные органическими лигандами — линкерами. MOFs обладают пористой структурой, благодаря чему интересны в качестве материалов для хранения и разделения газов, доставки лекарств и катализа. Настоящая работа посвящена исследованию нового «гибкого» металл-органического каркаса на основе 1,4‑циклогександикарбоксилата (chdc2-) тербия Tb2(chdc)3(H2O)12 и его безводной формы Tb2(chdc)3. Сочетание гибкой слоистой структуры каркаса, содержания большого количества воды между слоями и люминесцентных характеристик делает такой материал перспективным сенсором для точного измерения влажности воздуха, почвы, продуктов питания и других сред. В работе было комплексно исследовано термическое поведение каркаса совокупностью методов ТГА, политермической рентгеновской дифракции (Variable Temperature PXRD, VT-PXRD) и политермической люминесцентной спектроскопии. Из данных ТГА было установлено, что процесс термического разложения каркаса состоит из двух стадий: отщепление молекул воды с образованием безводной формы каркаса Tb2(chdc)3 при ~120°С и разложение до оксида выше 350°С. Для более детального понимания процесса дегидратации каркаса был проведен VT-PXRD эксперимент, позволяющий отследить структурные превращения по изменению дифракционной картины, в диапазоне температур от 30°С до 250°С с шагом 10°С. Из эксперимента наблюдается образование аморфной безводной фазы Tb2(chdc)3 выше 60°С, которая постепенно кристаллизуется с ростом температуры. Безводный каркас Tb2(chdc)3, полученный нагреванием до 250°С, устойчив при длительном хранении на воздухе и вымачивании. При этом менее кристалличный образец, полученный выдерживанием при 60°С, проявляет влагочувствительность, что было продемонстрировано с помощью in situ рентгеновского эксперимента в условиях гидратации: к свежеполученному аморфному Tb2(chdc)3 добавляли воду по каплям, снимая дифрактограмму после каждой капли. Было показано, что при добавлении воды Tb2(chdc)3 постепенно переходит в Tb2(chdc)3(H2O)12. Были успешно получены изоструктурные каркасы состава EuxTb2‑x(chdc)3(H2O)12 (x = 0.04, 0.10, 0.13, 0.18, 0.30, 0.39) и исследованы методом политермической люминесцентной спектроскопии от 30°С до 250°С со скоростью 10°С/мин. Установлено, что при удалении молекул воды (~120°С) наблюдается резкое изменение соотношения полос испускания европия и тербия (I620nm/I545nm), что демонстрирует высокую чувствительность потенциального сенсора. Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РНФ № 22-73-10089.