Nghiên cứu tổng hợp và đặc trưng cấu trúc vật liệu khung hữu cơ kim loại MIL-53(Fe) biến tính Nd

Đại học Nguyễn Tất Thành 13 Tạp chớ Khoa học & Cụng nghệ Số 1 Nghiờn cứu t ng hợp và đ c trưng cấu trỳc vật liệu khung hữu cơ kim loại MIL-53(Fe) biến tớnh Nd Nguyễn Hữu Vinh1, Bạch Long Giang1, Nguyễn Duy Trinh1, Bựi Thị Phương Quỳnh2, Đ Trung Sỹ3, 1 Viện Kỹ thuật Cụng nghệ cao, Đại học Nguyễn Tất Thành, 2Khoa Cụng nghệ Húa học, Đại học Cụng nghiệp Thực ph m Tp. HCM, 3 Phũng Cụng nghệ Vật liệu và Mụi trường, Viện Húa học, Viện Hàn lõm Khoa học và Cụng nghệ Việt Nam dosyvhh@gmail.com Túm tắt Trong nghiờn cứu này, vật liệu khung hữu cơ - kim loại MIL-53(Fe) và MIL-53(Fe) biến tớnh với Nd được t ng hợp thành cụng thụng qua phương phỏp dung nhiệt ở cỏc nhiệt độ khỏc nhau. Vật liệu được đ c trưng cấu trỳc bằng cỏc phương phỏp ph n t ch hiện đại như XRD, SEM, FT- IR, và Raman. Kết quả XRD, FTIR và Raman cho thấy, khi biến tớnh với Nd khụng làm thay đ i cấu trỳc tinh thể của vật liệu MIL-53(Fe) và tất cả cỏc ion kim loại được xen chốn bờn trong cấu trỳc của vật liệu c ng như thay thế cỏc ion Fe trong nỳt mạng tinh thể. Bờn cạnh đú, nhiệt độ t ng hợp cú ảnh hưởng đỏng kể đến sự hỡnh thành tinh thể và hỡnh thỏi tinh thể vật liệu. Cả m u biến tớnh và khụng biến t nh cho hỡnh thỏi đồng đều ở nhiệt độ 150 oC với tinh thể cú dạng hỡnh bỏt diện k ch thước nh dưới 1àm đối với m u khụng biến tớnh và dạng lục l ng đối với m u biến tớnh. MIL-53(Fe) biến tớnh với Nd cho hiệu ứng chuyển điện tớch và chuyển n ng lượng đ c trưng từ cầu nối hữu cơ đến ion kim loại đất hiếm trong cấu trỳc vật liệu gúp phần làm cho vật liệu cú tớnh nhạy huỳnh quang cao và phỏt huỳnh quang độc đỏo mở ra tiềm n ng ứng dụng lớn trong cỏc l nh vực như thiết bị hiển thị và phỏt sỏng. đ 2018 Journal of Science and Technology – NTTU Nhận 02.01.2018 Được duyệt 22.01.2018 Cụng bố 01.02.2018 Từ khúa Vật liệu khung hữu cơ kim loại, MIL-53(Fe), Biến tớnh Nd 1. Giới thiệu MOFs được tạo thành từ cỏc cầu nối hữu cơ cú cỏc nhúm chức cho điện tử (chứa cỏc nguyờn tử cũn c p điện tử chưa liờn kết như O, N, S, P) tạo cỏc liờn kết phối trớ và cố định cỏc ion kim loại tạo thành đơn vị cấu trỳc cơ bản nhất của MOFs, gọi là đơn vị cấu trỳc thứ cấp (secondary buiding unit, SBU). Cỏc SBU lại được nối với nhau thụng qua cỏc cầu nối hữu cơ để hỡnh thành cấu trỳc ba chiều cú trật tự nghiờm ng t trong khụng gian [1]–[5]; do đú, MOFs cú cấu trỳc dạng tinh thể trật tự ba chiều xỏc định, cú độ xốp cao và diện tớch bề m t riờng lớn. Tựy thuộc vào phương phỏp t ng hợp, loại ion kim loại ho c cầu nối hữu cơ mà cú thể thu được cỏc loại vật liệu MOFs khỏc nhau. MIL-53(Fe) cú cụng thức húa học là FeIII(OH)(O2C-C6H4- CO2).H2O, bao gồm cỏc chu i bỏt diện FeO6 được kết nối với cỏc anion benzen dicacboxylate tạo nờn mạng lưới khụng gian 3 chiều với thể tớch r ng lớn và diện tớch bề m t lớn [6]. Cỏc chu i bỏt diện FeO6 một chiều được hỡnh thành chạy dọc theo một trục của cấu trỳc. Vật liệu MIL-53(Fe) được t ng hợp lần đầu tiờn vào n m 2008 bởi Franck Millange, Gộrard Fộrey cựng cộng sự [7] từ muối sắt (III) clorua và axớt terephthalic (H2BDC) với sự cú m t của DMF ở nhiệt độ cao, MIL-53(Fe) cú cấu trỳc hỡnh bỏt diện và diện tớch bề m t BET cú thể lờn tới 1100 m2/g, kớch thước l xốp khoảng 0.85 nm [8], [9]. Nhằm nõng cao hiệu quả của vật liệu cho cỏc ứng dụng sẵn cú và mở ra nhiều ứng dụng mới, MOFs được pha tạp ho c kết hợp với một ho c nhiều kim loại khỏc đ thu h t nhiều sự chỳ ý trong những n m gần đ y, do sự kết hợp này cú thể t ng cường hoạt tớnh của chỳng. Việc pha tạp cỏc nguyờn tố đất hiếm vào cấu tr c MIL để tạo thành vật liệu cú tớnh phỏt huỳnh quang độc đỏo cho cỏc ứng dụng trong l nh vực y sinh như d n truyền thuốc c ng là hướng nghiờn cứu rất tiềm n ng. Do t nh phỏt quang của MOFs rất nhạy và phụ thuộc rất nhiều vào đ c trưng cấu trỳc của vật liệu, mụi trường phối trớ của cỏc ion kim loại, tớnh chất bề m t của l xốp và cỏc tương tỏc của chỳng với cỏc phõn tử bị hấp phụ. M t khỏc, tớnh chất phỏt huỳnh quang của ion đất hiếm phụ thuộc rất nhiều vào mụi trường phối trớ xung quanh ion lanthanide và thường khụng bị tắt bởi oxygen. Do đú cỏc vật liệu MOFs kết hợp với nguyờn tố đất hiếm s Đại học Nguyễn Tất Thành Tạp chớ Khoa học & Cụng nghệ Số 1 14 cung cấp một sức mạnh độc đỏo trong việc phỏt hiện hiệu quả cỏc chất cần ph n t ch c ng như trong cỏc ứng dụng khỏc. Về hướng nghiờn cứu này, nhúm tỏc giả Bing Yan cựng cộng sự họ đ biến tớnh MIL-53(Al) và MIL-121(Al) [10] với ion Eu3+, MIL-53(Al) biến tớnh với Eu3+ cho hiệu quả phỏt hiện ion Fe3+ trong dung dịch cao và giới hạn phỏt hiện thấp (0.5 μM). Trong khi đú, MIL-121(Al) biến tớnh với Eu3+ cho hiệu quả phỏt hiện tốt cỏc ion như fluoride, dichromate, cỏc phõn tử nh như chloroform và acetone. Trong nghiờn cứu này, mục tiờu chớnh là t ng hợp MIL- 53(Fe) và MIL-53(Fe) biến tớnh với Nd để tạo thành vật liệu cú tớnh phỏt huỳnh quang độc đỏo mở ra hướng mới trong nghiờn cứu trong y sinh như d n truyền thuốc. 2. Thực nghiệm Cỏc húa chất sử dụng trong nghiờn cứu này bao gồm: axớt terephthalic (H2BDC, 98%, Sigma-Aldrich), Iron (III) chloride hexahydrate (FeCl3ã6H2O, 99.0%, húa chất cho phõn tớch (analytical reagent, AR), Xilong Chemical, Trung Quốc), N,N-dimethylformamide (DMF, 99.5%, AR, Xilong Chemical, Trung Quốc), Neodymium (III) nitrate hexahydrate (Nd(NO3)3.6H2O, 99.9%, Alfa Aesar, Russia), Ethanol (99%, AR, Xilong Chemical, Trung Quốc), nước cất (từ mỏy nước cất 2 lần của hóng Lasany, Ấn Độ). MIL-53(Fe) biến tớnh với Nd3+ được t ng hợp bằng phương phỏp dụng nhiệt. Quỏ trỡnh cụ thể như sau: FeCl3.6H2O (5.452ì10 -3 mmol, 1.637g), Nd(NO3)3.6H2O (5.452ì10 -4 mmol, 0.239 g) và H2BDC (8.996ì10 -3 mmol, 1.525 g) được hũa tan trong 60 mL DMF. Dung dịch này được khuấy từ trong 30 phỳt ở nhiệt độ ph ng để tạo thành h n hợp đồng nhất cú màu vàng. Tiếp theo, h n hợp được cho vào ống telflon cú bọc bằng thộp khụng g và được gia nhiệt lờn cỏc điều kiện nhiệt độ t ng hợp khỏc nhau (100 oC, 150 o C, và 180 o C) trong 2 ngày. H n hợp sau khi thủy nhiệt được ly tõm ở 6000 v ng/ph t trong 15 ph t thu được chất rắn màu vàng ở đỏy ống. Chất rắn được phõn tỏn trở lại trong DMF và được đun hồi lưu ở 80 ºC trong 24h. Sau đú, h n hợp huyền ph được ly tõm ở 6000 vũng/phỳt trong 15 ph t thu được chất rắn màu vàng ở đỏy ống. Chất rắn thu được sau đú được rửa 3 lần với DMF. Cuối cựng, sản ph m được sấy qua đờm ở 60 ºC. Cấu trỳc vật liệu được xỏc định bằng phương phỏp ph nhiễu xạ tia X thực hiện trờn mỏy D8 Advance Bruke, ống phỏt tia Rơngen với bước súng λ = 1,5406 , nhiệt độ ghi 25 ºC, gúc 2θ từ 2 đến 50º, tốc độ qu t 0,04 độ/s. Ph p đo quang ph hồng ngoại dựng phộp biến đ i Fourier được tiến hành trờn trờn mỏy EQUINOX 55 (Bruker). M u được trộn với KBr t lệ 1/10, nghiền mịn và p thành viờn. Phương phỏp kớnh hiển vi điện tử quy t (SEM) đo trờn thiết bị JSM 7401F (Jeol). Ph Raman được trờn ph kế Raman của hóng HORIBA Jobin Yvon sử dụng bước súng kớch thớch ở 633 nm và ph được ghi ở v ng bước súng từ 100 - 1900 cm-1. Phương phỏp đ ng nhiệt hấp phụ-khử hấp phụ N2 được thực hiện trờn thiết bị TriStar 3000 V6.07 A của h ng Micromeritics. Trước khi đo, m u hấp phụ được làm sạch bề m t bằng dũng khớ N2 ở 300 o C trong 5h. Hỡnh 1. Ph XRD của MIL-53(Fe) (A) và Nd-MIL-53(Fe) (B) t ng hợp ở cỏc nhiệt độ:100 oC (a), 150oC (b), và 180 oC (c). 3. Kết quả và thảo luận Cấu trỳc vật liệu của MIL-53(Fe) biến tớnh với Nd ở nhiệt độ t ng hợp khỏc nhau c ng được xỏc định thụng qua phương phỏp nhiễu xạ tia X, được trỡnh bày trờn Hỡnh 1. Quan sỏt giản đồ XRD, ở nhiệt độ t ng hợp 100 ºC, trờn giản đồ XRD của MIL-53(Fe) xuất hiện cỏc đ nh nhiễu xạ đ c trưng của cấu trỳc MIL-53(Fe) ở 2θ = 9.14º, 12.70º, 14.10º, 16.52º, 17.20º, 18.83º, và 22.10º (hỡnh 1A). Khi nhiệt độ t ng hợp t ng từ 100 ºC lờn 150 ºC và 180 ºC, tốc độ phỏt triển tinh thể t ng nờn cường độ đ nh nhiễu xạ tại 2θ = 9.14º và 18.83º t ng và ph hợp với giản đồ XRD của MIL-53(Fe) t ng hợp ở nhiệt độ cao của cỏc nhà nghiờn cứu trước đú [9], [11]–[13]. Đối với cỏc m u MIL-53(Fe) biến tớnh với Nd, trờn giản đồ XRD của vật liệu, đa số cỏc đ nh nhiễu xạ phự hợp với những đ nh nhiễu xạ đ c trưng trong cấu trỳc của MIL-53(Fe), m c dự cú một vài sự khỏc biệt trong cường độ đ nh nhiễu xạ, vị tr đ nh nhiễu xạ, c ng như xuất hiện một số đ nh nhiễu xạ nhiễu xạ mới đ c trưng cho Eu. Do khi đưa Nd3+ vào trong cấu trỳc của MIL- 53(Fe), Nd 3+ s cạnh tranh với ion Fe3+ trong việc hỡnh thành liờn kết phối trớ với cầu nối hữu cơ BDC d n đến sự thay đ i trong cấu trỳc của vật liệu và thay đ i tớn hiệu trờn giản đồ XRD. Hiện tượng này c ng đ được ghi nhận trước đ y khi đưa nguyờn tố đất hiếm vào trong cấu trỳc MOFs khỏc ở cỏc nghiờn cứu của cỏc nhà khoa học đ được cụng bố trước đú [14]. Nhiệt độ t ng hợp cú ảnh hưởng khỏc nhau trong hỡnh thành cấu trỳc tinh thể của vật liệu khi biến tớnh với Nd. MIL-53(Fe) biến tớnh với Nd khụng cú đ nh nhiễu xạ đ c trưng của vật liệu được ghi nhận trờn giản đồ XRD khi vật liệu được t ng hợp ở 100 ºC, khi nhiệt độ t ng hợp t ng lờn 150 và 180 ºC thỡ vật liệu tạo thành với độ tinh thể cao và cường độ đ nh nhiễu xạ đ c trưng t ng. Với nhiệt độ t ng hợp là 150 ºC, MIL-53(Fe) và MIL-53(Fe) biến tớnh với Nd được t ng hợp thành cú độ tinh thể tốt nhất. 5 10 15 20 25 30 35 40 5 10 15 20 25 30 35 40 (a) (b) (B) C -ờ ng đ ộ (a .u .) 2 Theta (độ) (A) (c) (a) (b) (c) C -ờ ng đ ộ (a .u .) 2 Theta (độ) Đại học Nguyễn Tất Thành 15 Tạp chớ Khoa học & Cụng nghệ Số 1 Cấu trỳc khung hữu cơ - kim loại của vật liệu c ng được xỏc nhận thụng qua ph FTIR. Trờn ph FTIR của MIL- 53(Fe) (Hỡnh 2) xuất hiện cỏc đ nh dao động đ c trưng của liờn kết C=O (dao động kộo dón ở 1601 cm-1), dao động kộo dón bất đối xứng của nhúm COO (υas(COO) ở 1504 cm - 1), dao động k o d n đối xứng của nhúm COO (υs(COO) ở 1392 cm -1), dao động kộo dón của liờn kết C-O (υ(C-O) ở 1017 cm -1) và dao động biến dạng ngoài m t ph ng của liờn kết C-H (δ(C-H) ở 749 cm-1) trờn v ng thơm trong cầu nối hữu cơ terephthalate (BDC). Cầu nối hữu cơ này tạo liờn kết phối trớ với cỏc ion kim loại cho đ nh dao động đ c trưng của Fe-O ở 548 cm-1. Ngoài ra, ph FTIR xuất hiện đ nh dao động mạnh ở 1657 cm-1, đ y là dao động kộo dón ứng với liờn kết C=O của DMF (υN-(C=O)) và đ nh ở 3385 cm -1 là dao động của liờn kết O-H (υ(O-H)) của cỏc phõn tử nước hấp thụ lờn trờn bề m t của vật liệu tương tự như MIL-53(Fe).DMF được t ng hợp trước đú. Ở cỏc m u MIL-53(Fe) biến tớnh với nguyờn tố đất hiếm (Nd-MIL- 53(Fe)-0.1), trờn ph FTIR v n xuất hiện cỏc đ nh dao động đ c trưng cú trong cầu nối hữu cơ và đ nh dao động của liờn kết Fe-O (ngoại trừ m u Nd-MIL-53(Fe)-0.1(100)). Hỡnh 2. Ph FT-IR của MIL-53(Fe) (A) và Nd-MIL-53(Fe) t ng hợp ở cỏc nhiệt độ: 100 oC (a), 150oC (b), và 180 oC (c). Ảnh hưởng của nhiệt độ t ng hợp đến sự hỡnh thành cấu trỳc của vật liệu c ng được nhận thấy rừ ràng trờn ph FTIR đối với m u Nd-MIL-53(Fe)-0.1(100), cỏc đ nh dao động đ c trưng bị chồng lấp và trải rộng. Tuy nhiờn, đối với cỏc m u được t ng hợp ở nhiệt độ cao hơn, quan sỏt trờn ph FTIR của vật liệu biến t nh, ngoài cỏc đ nh dao động của cỏc liờn kết cú trong MIL-53(Fe) thỡ khụng cú sự thay đ i rừ ràng trong cấu trỳc của vật liệu được quan sỏt trờn ph FTIR. Túm lại, dựa trờn kết quả XRD, điều kiện tối ưu để t ng hợp vật liệu MIL-53(Fe) biến tớnh với nguyờn tố đất hiếm bằng phương phỏp dung nhiệt được khảo sỏt trong nghiờn cứu này đú là: Nhiệt độ 150 ºC, thời gian t ng hợp 48 giờ và thành phần mol h n hợp phản ứng: FeCl3:Ln(NO3)3:H2BDC:DMF = 1:0.1:1.5:130. Từ đ y, vật liệu được t ng hợp với điều kiện này s được sử dụng để khảo sỏt cỏc tớnh chất tiếp theo của vật liệu. Hỡnh 3. Ảnh SEM của MIL-53(Fe) t ng hợp ở 100oC (a), 150oC (b), và 180oC (c); Nd-MIL-53(Fe) t ng hợp ở 100oC (d), 150oC (e), và 180oC (f) Hỡnh thỏi tinh thể của m u MIL-53(Fe) và MIL-53(Fe) biến tớnh với Nd được quan sỏt qua ảnh SEM. Khi t ng hợp ở nhiệt độ 100 oC, cả hai m u MIL-53(Fe) và MIL-53(Fe) biến tớnh với Nd cú hỡnh thỏi bề m t khụng đồng đều, biờn hạt khụng rừ ràng và cỏc hạt này kết tụ với nhau (Hỡnh 3a, và 3d). Kết quả này phự hợp với ph XRD khụng xuất hiện cỏc đ nh nhiễu xạ đối với m u biến t nh và đ nh nhiễu xạ nh đối với m u khụng biến tớnh.Tinh thể MIL-53(Fe) t ng hợp ở 150 oC cú dạng hỡnh bỏt diện k ch thước nh dưới 1àm và tương đối đồng nhất (Hỡnh 3b) phự hợp với cỏc đ nh nhiễu xạ mạnh và hẹp trờn giản đồ XRD (Hỡnh 2b).Tuy nhiờn đối với m u MIL-53(Fe) biến tớnh, cú sự khỏc nhau về k ch thước và hỡnh dạng tinh thể so với MIL- 53(Fe)(150). Tinh thể Nd-MIL-53(Fe)-0.1 t ng hợp ở 150 oC cú k ch thước lớn hơn và tinh thể cú dạng hỡnh lục l ng. Bờn cạnh đú, k ch thước giữa cỏc tinh thể khụng đồng đều tương ứng với peak nhiễu xạ rộng trờn giản đồ XRD của vật liệu. Khi nõng nhiệt độ lờn 180 oC, m u khụng biến tớnh cú dạng thanh với k ch thước lớn khụng đồng đều (hỡnh 3c). Trong khi đú m u biến t nh c ng quan sỏt thấy sự khụng đồng đều về hỡnh thỏi tinh thể với sự xuất hiện của cỏc hạt cú hỡnh lục n ng và cỏc hạt nh cú k ch thước nano cựng vúi cỏc đỏm tụ khụng cú hỡnh thỏi xỏc định (hỡnh 3f). Để hiểu rừ sự thay đ i cấu trỳc của vật liệu sau khi được biến tớnh, vật liệu được tiến hành phõn tớch bằng phương phỏp ph Raman. Trờn ph Raman của vật liệu (Hỡnh 4), 4000 3000 2000 1000 4000 3000 2000 1000 (c) (b) (a) (c) (b) (B) Đ ộ tr uy ền q ua ( % ) Số sóng (cm -1 ) (A) (a) Đ ộ tr uy ền q ua ( % ) Số sóng (cm -1 ) Đại học Nguyễn Tất Thành Tạp chớ Khoa học & Cụng nghệ Số 1 16 MIL-53(Fe) cú cỏc tớn hiệu Raman đ c trưng của dao động biến dạng đối xứng υs(COO) ở 1445cm -1 , bất đối xứng υas(COO) ở 1501 cm -1 của nhúm carboxylate, peak ở 1140 cm -1 là dao động biến dạng của liờn kết C-C ở vị trớ giữa vũng benzen và nhúm carboxylate, và ở 865 cm-1, 630 cm-1 là dao động biến dạng ngoài m t ph ng của liờn kết C-H của cầu nối hữu cơ 1,4-Benzendicarboxylate tương tự như MIL-53(Fe).DMF được t ng hợp trước đú. Sự hiện diện của Nd trong cỏc m u MIL-53(Fe) biến tớnh cú thể phỏt hiện thụng qua kỹ thuật ph Raman, do cỏc tớn hiệu trong ph Raman rất nhạy với sự thay đ i của nhúm bờn cạnh. Khi MIL-53(Fe) được biến tớnh với Nd, từ ph Raman của cỏc m u MIL-53(Fe) biến tớnh, quan sỏt thấy v n xuất hiện cỏc peak đ c trưng của MIL-53(Fe)(150), cho thấy cấu trỳc của MIL-53(Fe) v n duy trỡ sau khi biến tớnh. Ngoài ra, bờn cạnh cỏc peak đ c trưng của MIL-53(Fe)(150), ph Raman của vật liệu biến tớnh cũn xuất hiện peak đ c trưng của liờn kết Nd-O ở 330 cm-1 [15]–[19] và dao động biến dạng đối xứng (υs(COO)) của nhúm carboxylate khi tạo liờn kết phối trớ với ion nguyờn tố đất hiếm với đ nh peak ở số súng thấp cú cường độ cao hơn so với Fe3+ do bỏn kớnh ion của nguyờn tố đất hiếm (0.983 Å cho Nd3+) lớn hơn so với Fe3+ (0.55 Å) nờn Nd 3+ tạo liờn kết phối trớ với nhúm -COO trờn cầu nối hữu cơ yếu hơn so với Fe3+. Kết quả này cho thấy cỏc ion kim loại được kết hợp vào cấu trỳc của MIL-53(Fe) và phự hợp với kết quả XRD. MOFs dựa trờn ho c biến tớnh với kim loại Nd cho tớnh phỏt huỳnh quang trong vựng hồng ngoại gần. Phỏt quang trong vựng hồng ngoại gần cho tớnh th m thấu qua mụ cao, đồng thời khụng bị cạnh tranh bởi sự phỏt quang của cỏc chất cú trong mụi trường sinh học. Do đú cung cấp tiềm n ng ứng dụng rất lớn trong l nh vực y sinh. Tuy nhiờn, do hạn chế về thiết bị phõn tớch, nờn tớnh chất phỏt huỳnh quang của Nd- MIL-53(Fe)-0.1(150) chưa được nghiờn cứu chi tiết. Vỡ vậy hướng nghiờn cứu tiếp theo là khảo sỏt tớnh phỏt huỳnh quang của Nd-MIL-53(Fe)-0.3(150) và đồng thời nghiờn cứu ứng dụng của chỳng trong việc phỏt hiện cỏc hợp chất khỏc thụng qua tớnh chất phỏt huỳnh quang của chỳng. Hỡnh 4. Ph tỏn xạ Raman của MIL-53(Fe) (a) và Nd-MIL-53(Fe) (b). 4. Kết luận Ch ng tụi đ t ng hợp thành cụng vật liệu MIL-53(Fe) biến tớnh với Nd bằng phương phỏp dung nhiệt. Bờn cạnh đú, ảnh hưởng của nhiệt t ng hợp đến sự hỡnh thành cấu trỳc tinh thể của m u biến tớnh và khụng biến t nh c ng được chỳng tụi nghiờn cứu. Kết quả ch ra rằng, khi biến tớnh với Nd khụng làm thay đ i cấu trỳc tinh thể của vật liệu MIL- 53(Fe) và tất cả cỏc ion kim loại được xen chốn bờn trong cấu trỳc của vật liệu c ng như thay thế cỏc ion Fe trong nỳt mạng tinh thể. Cả m u biến tớnh và khụng biến tớnh cho hỡnh thỏi đồng đều ở nhiệt độ 150 oC với tinh thể cú dạng hỡnh bỏt diện k ch thước nh dưới 1àm đối với m u khụng biến tớnh và dạng lục l ng đối với m u biến tớnh. Vật liệu MIL-53(Fe) biến tớnh với Nd tạo thành vật liệu với cấu trỳc tinh thể cao và đưa ra t nh chất phỏt huỳnh quang độc đỏo thụng qua hiệu ứng ng-ten chuyển n ng lượng từ cầu nối hữu cơ đến cỏc tõm nguyờn tố đất hiếm phối trớ với chỳng làm t ng khả n ng nhạy sỏng của vật liệu, mở ra tiềm n ng ứng dụng lớn trong l nh vực quang học và cảm biến. Lời cảm ơn Đề tài được thực hiện bằng nguồn kinh phớ h trợ từ Đại học Nguyễn Tất Thành. Tài liệu tham khảo 1. C. Janiak and J. K. Vieth, “MOFs, MILs and more: concepts, properties and applications for porous coordination networks (PCNs),” New J. Chem., vol. 34, no. 11, p. 2366, 2010. 2. S. K. Henninger, H. A. Habib, and C. Janiak, “MOFs as adsorbents for low temperature heating and cooling applications,” J. Am. Chem. Soc., vol. 131, no. 8, pp. 2776–2777, 2009. 3. M. Alhamami, H. Doan, and C. H. Cheng, “A review on breathing behaviors of metal-organic-frameworks (MOFs) for gas adsorption,” Materials (Basel)., vol. 7, no. 4, pp. 3198–3250, 2014. 4. H.-C. “Joe” Zhou and S. Kitagawa, “Metal–Organic Frameworks (MOFs),” Chem. Soc. Rev., vol. 43, no. 16, pp. 5415–5418, 2014. 5. H. C. Zhou, J. R. Long, and O. M. Yaghi, “Introduction to metal-organic frameworks,” Chem. Rev., vol. 112, no. 2, pp. 673–674, 2012. 6. M. Pu, Y. Ma, J. Wan, Y. Wang, J. Wang, and M. L. Brusseau, “Activation performance and mechanism of a novel heterogeneous persulfate catalyst: metal–organic framework MIL-53(Fe) with Fe II /Fe III mixed-valence coordinatively unsaturated iron center,” Catal. Sci. Technol., vol. 7, no. 5, pp. 1129–1140, 2017. 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 C -ờ ng đ ộ (a .u .)  as C-C)  s C-C) C=C) C-C)C-H) C-H) (b) Số sóng (cm -1 ) (a) Nd-O 1350 1400 1450 1500 1550 Số sóng (cm -1 ) Đại học Nguyễn Tất Thành 17 Tạp chớ Khoa học & Cụng nghệ Số 1 7. G. Fộrey, M. Latroche, C. Serre, F. Millange, T. Loiseau, and A. Percheron-Gu gan, “Hydrogen adsorption in the nanoporous metal- benzenedicarboxylate M(OH)(O 2 C–C 6 H 4 –CO2 ) (M = Al 3+ , Cr 3+ ), MIL-53,” Chem. Commun., no. 24, pp. 2976–2977, 2003. 8. X. Feng, H. Chen, and F. Jiang, “In-situ ethylene diamine-assisted synthesis of a magnetic iron-based metal-organic framework MIL-53(Fe) for visible light photocatalysis,” J. Colloid Interface Sci., vol. 494, pp. 32–37, May 2017. 9. X. D. Do, V. T. Hoang, and S. Kaliaguine, “MIL-53(Al) mesostructured metal-organic frameworks,” Microporous Mesoporous Mater., vol. 141, no. 1–3, pp. 135–139, 2011. 10. Y. Zhou, H.-H. Chen, and B. Yan, “An Eu 3+ post- functionalized nanosized metal–organic framework for cation exchange-based Fe 3+ -sensing in an aqueous environment,” J. Mater. Chem. A, vol. 2, no. 33, pp. 13691–13697, 2014. 11. F. Salles, A. Ghoufi, G. Maurin, R. G. Bell, C. Mellot- Draznieks, and G. F rey, “Molecular dynamics simulations of breathing MOFs: Structural transformations of MIL-53(Cr) upon thermal activation and CO2 adsorption,” Angew. Chemie - Int. Ed., vol. 47, no. 44, pp. 8487–8491, 2008. 12. R. Liang, F. Jing, L. Shen, N. Qin, and L. Wu, “MIL- 53(Fe) as a highly efficient bifunctional photocatalyst for the simultaneous reduction of Cr(VI) and oxidation of dyes,” J. Hazard. Mater., vol. 287, no. Vi, pp. 364– 372, 2015. 13. J. Jia, F. Xu, Z. Long, X. Hou, and M. J. Sepaniak, “Metal–organic framework MIL-53(Fe) for highly selective and ultrasensitive direct sensing of MeHg+,” Chem. Commun., vol. 49, no. 41, p. 4670, Apr. 2013. 14. X. Yi, W. Dong, X. Zhang, J. Xie, and Y. Huang, “MIL-53(Fe) MOF-mediated catalytic chemiluminescence for sensitive detection of glucose,” Anal. Bioanal. Chem., vol. 408, no. 30, pp. 8805–8812, 2016. 15. G. Huang, F. Zhang, L. Zhang, X. Du, J. Wang, and L. Wang, “Hierarchical NiFe 2 O 4 /Fe 2 O 3 nanotubes derived from metal organic frameworks for superior lithium ion battery anodes,” J. Mater. Chem. A, vol. 2, no. 21, pp. 8048–8053, 2014. 16. R. Liang, S. Luo, F. Jing, L. Shen, N. Qin, and L. Wu, “A simple strategy for fabrication of Pd@MIL-100(Fe) nanocomposite as a visible-light-driven photocatalyst for the treatment of pharmaceuticals and personal care products (PPCPs),” Appl. Catal. B Environ., vol. 176– 177, pp. 240–248, 2015. 17. Q. Sun, M. Liu, K. Li, Y. Han, Y. Zuo, F. Chai, C. Song, G. Zhang, and X. Guo, “Synthesis of Fe/M (M = Mn, Co, Ni) bimetallic metal organic frameworks and their catalytic activity for phenol degradation under mild conditions,” Inorg. Chem. Front., vol. 4, no. 1, pp. 144–153, Jan. 2017. 18. G.T. Vuong, M.H. Pham, and T.O. Do, “Direct synthesis and mechanism of the formation of mixed metal Fe2Ni-MIL-88B,” CrystEngComm, vol. 15, no. 45, p. 9694, Oct. 2013. 19. G.T. Vuong, M.H. Pham, and T.O. Do, “Synthesis and engineering porosity of a mixed metal Fe 2 Ni MIL-88B metal–organic framework,” Dalton Transactions, vol. 42, no. 2, pp. 550–557, 2013. Research on synthesis and characterization of Ni-doped MIL-53(Fe) metal-organic frameworks Nguyen Huu Vinh1, Long Giang Bach1, Nguyen Duy Trinh1, Bui Thi Phuong Quynh2, Do Trung Sy3 1Institute of High Tech, Nguyen Tat Thanh University; 2Faculty of chemical technology, HCM City University of Food Industry; 3Department of Materials Technology and Environment, Institute of Chemistry, VAST. Abstract In this study, MIL-53(Fe) and Nd-doped MIL-53(Fe) materials were successfully by solvothermal at different reaction temperatures. The as-sythesized samples were characterized by XRD, FTIR, SEM, and Raman. From XRD, FTIR, and Raman results, doping of the Ni ion in the crystal lattice did not change the high crystallinity of the MIL-53(Fe) structure, and all the Nd ions were incorporated into the structures of MIL-53(Fe) as well as replaced Fe ion or located at the interstitial site. In addiction, both doped and undoped sample exhibited uniform morphology at 150 o C; octahedron morphologies were obtaianed for the bare sample and hexagonal morphologies were obatain for the doped sampel. Nd-doped MIL-53(Fe) with unique Nd fluorescence properties, thus enabling it to be a promising functional probe for fluorescent imaging. Keywords metal-organic framework, MIL-53(Fe), doped Nd