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

quan sát thấy sự 
không đồng đều về hình thái tinh thể với sự xuất hiện của 
các hạt có hình lục n ng và các hạt nh có k ch thước nano 
cùng vói các đám tụ không có hình thái xác định (hình 3f). 
Để hiểu rõ sự thay đ i cấu trúc của vật liệu sau khi được 
biến tính, vật liệu được tiến hành phân tích bằng phương 
pháp ph Raman. Trên ph Raman của vật liệu (Hình 4), 
4000 3000 2000 1000 4000 3000 2000 1000
(c)
(b)
(a)
(c)
(b)
(B)
§
é 
tr
uy
Òn
 q
ua
 (
%
)
Sè sãng (cm
-1
)
(A)
(a)
§
é 
tr
uy
Òn
 q
ua
 (
%
)
Sè sãng (cm
-1
)
Đại học Nguyễn Tất Thành 
Tạp chí Khoa học & Công nghệ Số 1 
16 
MIL-53(Fe) có các tín 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 nhóm carboxylate, peak ở 1140 
cm
-1 là dao động biến dạng của liên kết C-C ở vị trí giữa 
vòng benzen và nhóm carboxylate, và ở 865 cm-1, 630 cm-1 
là dao động biến dạng ngoài m t ph ng của liên kết C-H 
của cầu nối hữu cơ 1,4-Benzendicarboxylate tương tự như 
MIL-53(Fe).DMF được t ng hợp trước đó. Sự hiện diện 
của Nd trong các m u MIL-53(Fe) biến tính có thể phát 
hiện thông qua kỹ thuật ph Raman, do các tín hiệu trong 
ph Raman rất nhạy với sự thay đ i của nhóm bên cạnh. 
Khi MIL-53(Fe) được biến tính với Nd, từ ph Raman của 
các m u MIL-53(Fe) biến tính, quan sát thấy v n xuất hiện 
các peak đ c trưng của MIL-53(Fe)(150), cho thấy cấu trúc 
của MIL-53(Fe) v n duy trì sau khi biến tính. Ngoài ra, bên 
cạnh các peak đ c trưng của MIL-53(Fe)(150), ph Raman 
của vật liệu biến tính còn xuất hiện peak đ c trưng của liên 
kết Nd-O ở 330 cm-1 [15]–[19] và dao động biến dạng đối 
xứng (υs(COO)) của nhóm carboxylate khi tạo liên kết phối 
trí với ion nguyên tố đất hiếm với đ nh peak ở số sóng thấp 
có cường độ cao hơn so với Fe3+ do bán kính ion của 
nguyên tố đất hiếm (0.983 Å cho Nd3+) lớn hơn so với Fe3+ 
(0.55 Å) nên Nd
3+
 tạo liên kết phối trí với nhóm -COO trên 
cầu nối hữu cơ yếu hơn so với Fe3+. Kết quả này cho thấy 
các ion kim loại được kết hợp vào cấu trúc của MIL-53(Fe) 
và phù hợp với kết quả XRD. 
MOFs dựa trên ho c biến tính với kim loại Nd cho tính phát 
huỳnh quang trong vùng hồng ngoại gần. Phát quang trong 
vùng hồng ngoại gần cho tính th m thấu qua mô cao, đồng 
thời không bị cạnh tranh bởi sự phát quang của các chất có 
trong môi trường sinh học. Do đó cung cấp tiềm n ng ứng 
dụng rất lớn trong l nh vực y sinh. Tuy nhiên, do hạn chế về 
thiết bị phân tích, nên tính chất phát huỳnh quang của Nd-
MIL-53(Fe)-0.1(150) chưa được nghiên cứu chi tiết. Vì vậy 
hướng nghiên cứu tiếp theo là khảo sát tính phát huỳnh 
quang của Nd-MIL-53(Fe)-0.3(150) và đồng thời nghiên 
cứu ứng dụng của chúng trong việc phát hiện các hợp chất 
khác thông qua tính chất phát huỳnh quang của chúng. 
Hình 4. Ph tán xạ Raman của 
MIL-53(Fe) (a) và Nd-MIL-53(Fe) (b). 
4. Kết luận 
Ch ng tôi đ t ng hợp thành công vật liệu MIL-53(Fe) biến 
tính với Nd bằng phương pháp dung nhiệt. Bên cạnh đó, 
ảnh hưởng của nhiệt t ng hợp đến sự hình thành cấu trúc 
tinh thể của m u biến tính và không biến t nh c ng được 
chúng tôi nghiên cứu. Kết quả ch ra rằng, khi biến tính với 
Nd không làm thay đ i cấu trúc tinh thể của vật liệu MIL-
53(Fe) và tất cả các ion kim loại được xen chèn bên trong 
cấu trúc của vật liệu c ng như thay thế các ion Fe trong nút 
mạng tinh thể. Cả m u biến tính và không biến tính cho 
hình thái đồng đều ở nhiệt độ 150 oC với tinh thể có dạng 
hình bát diện k ch thước nh dưới 1µm đối với m u không 
biến tính và dạng lục l ng đối với m u biến tính. Vật liệu 
MIL-53(Fe) biến tính với Nd tạo thành vật liệu với cấu trúc 
tinh thể cao và đưa ra t nh chất phát huỳnh quang độc đáo 
thông qua hiệu ứng ng-ten chuyển n ng lượng từ cầu nối 
hữu cơ đến các tâm nguyên tố đất hiếm phối trí với chúng 
làm t ng khả n ng nhạy sáng 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 phí 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
-ê
ng
 ®
é 
(a
.u
.)

as
C-C)

s
C-C) C=C)
C-C)C-H)
C-H)
(b)
Sè sãng (cm
-1
)
(a)
Nd-O
1350 1400 1450 1500 1550
Sè sãng (cm
-1
)
Đại học Nguyễn Tất Thành 
17 Tạp chí Khoa học & Công nghệ Số 1 
7. G. Férey, 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