Single-phase melem (2,5,8-triamino-tri-s-triazine) C6N7(NH2)3 was obtained as a crystalline powder by thermal treatment of different less condensed C−N−H compounds (e.g., melamine C3N3(NH2)3, dicyandiamide H4C2N4, ammonium dicyanamide NH4[N(CN)2], or cyanamide H2CN2, respectively) at temperatures up to 450 °C in sealed glass ampules. The crystal structure was determined ab initio by X-ray powder diffractometry (Cu Kα1: P21/c (No. 14), a = 739.92(1) pm, b = 865.28(3) pm, c = 1338.16(4) pm, β = 99.912(2)°, and Z = 4). In the solid, melem consists of nearly planar C6N7(NH2)3 molecules which are arranged into parallel layers with an interplanar distance of 327 pm. Detailed 13C and 15N MAS NMR investigations were performed. The presence of the triamino form instead of other possible tautomers was confirmed by a CPPI (cross-polarization combined with polarization inversion) experiment. Furthermore, the compound was characterized using mass spectrometry, vibrational (IR, Raman), and photoluminescence spectroscopy. The structural and vibrational properties of molecular melem were theoretically studied on both the B3LYP and the MP2 level. A structural optimization in the extended state was performed employing density functional methods utilizing LDA and GGA. A good agreement was found between the observed and calculated structural parameters and also for the vibrational frequencies of melem. According to temperature-dependent X-ray powder diffractometry investigations above 560 °C, melem transforms into a graphite-like C−N material.

Abstract Poly(aminoimino)heptazine, otherwise known as Liebig's melon, whose composition and structure has been subject to multitudinous speculations, was synthesized from melamine at 630 °C under the pressure of ammonia. Electron diffraction, solid‐state NMR spectroscopy, and theoretical calculations revealed that the nanocrystalline material exhibits domains well‐ordered in two dimensions, thereby allowing the structure solution in projection by electron diffraction. Melon ([C 6 N 7 (NH 2 )(NH)] n , plane group p 2 gg , a= 16.7, b= 12.4 Å, γ =90°, Z =4), is composed of layers made up from infinite 1D chains of NH‐bridged melem (C 6 N 7 (NH 2 ) 3 ) monomers. The strands adopt a zigzag‐type geometry and are tightly linked by hydrogen bonds to give a 2D planar array. The inter‐layer distance was determined to be 3.2 Å from X‐ray powder diffraction. The presence of heptazine building blocks, as well as NH and NH 2 groups was confirmed by 13 C and 15 N solid‐state NMR spectroscopy using 15 N‐labeled melon. The degree of condensation of the heptazine core was further substantiated by a 15 N direct excitation measurement. Magnetization exchange observed between all 15 N nuclei using a fp‐RFDR experiment, together with the CP‐MAS data and elemental analysis, suggests that the sample is mainly homogeneous in terms of its basic composition and molecular building blocks. Semiempirical, force field, and DFT/plane wave calculations under periodic boundary conditions corroborate the structure model obtained by electron diffraction. The overall planarity of the layers is confirmed and a good agreement is obtained between the experimental and calculated NMR chemical shift parameters. The polymeric character and thermal stability of melon might render this polymer a pre‐stage of g‐C 3 N 4 and portend its use as a promising inert material for a variety of applications in materials and surface science.

The heptazine-based polymer melon (also known as graphitic carbon nitride, g-C3N4), is a promising photocatalyst for hydrogen evolution. Nonetheless, attempts to improve its inherently low activity are rarely based on rational approaches due to a lack of fundamental understanding of its mechanistic operation. Here, we employ molecular heptazine-based model catalysts to identify the cyanamide moiety as a photocatalytically relevant "defect". We exploit this knowledge for the rational design of a carbon nitride polymer populated with cyanamide groups, yielding a material with 12- and 16-times the hydrogen evolution rate and apparent quantum efficiency (400 nm), respectively, compared to the benchmark melon. Computational modelling and material characterization suggest this moiety improves co-ordination (and, in turn, charge transfer kinetics) to the platinum co-catalyst and enhances the separation of the photo-generated charge carriers. The demonstrated knowledge transfer for rational catalyst design presented here provides the conceptual framework for engineering high performance heptazine-based photocatalysts.

Nanosheets of a crystalline 2D carbon nitride were obtained by ionothermal synthesis of the layered bulk material poly(triazine imide), PTI, followed by one-step liquid exfoliation in water. Triazine-based nanosheets are 1-2 nm in height and afford chemically and colloidally stable suspensions under both basic and acidic conditions. We use solid-state NMR spectroscopy of isotopically enriched, restacked nanosheets as a tool to indirectly monitor the exfoliation process and carve out the chemical changes occurring upon exfoliation, as well as to determine the nanosheet thickness. PTI nanosheets show significantly enhanced visible-light driven photocatalytic activity toward hydrogen evolution compared to their bulk counterpart, which highlights the crucial role of morphology and surface area on the photocatalytic performance of carbon nitride materials.

A new dimension: The doping of amorphous poly(triazine imide) (PTI) through ionothermal copolymerization of dicyandiamide with 4-amino-2,6-dihydroxypyrimidine (4AP) results in triazine-based carbon nitrides with increased photoactivity for water splitting compared to crystalline poly(triazine imide) (PTI/Li(+)Cl(-), see picture) and melon-type carbon nitrides. This family of carbon nitride semiconductors has potential as low-cost, environmentally clean photocatalysts for solar fuel production.

Aluminum aminoterephthalate Al(OH)[H(2)N-BDC] x 0.3 (H(2)N-H(2)BDC (denoted MIL-53-NH(2)(as)) was synthesized under hydrothermal conditions. The activation of the compound can be achieved in two steps. The treatment with DMF at 150 degrees C leads to Al(OH)[H(2)N-BDC] x 0.95 DMF (MIL-53-NH(2)(DMF)). In the second step, DMF is thermally removed at 130 degrees C. Upon cooling in air, the hydrated form Al(OH)[H(2)N-BDC] x 0.9 H(2)O (MIL-53-NH(2)(lt)) is obtained. The dehydration leads to a porous compound that exhibits hysteresis behavior in the N(2) sorption experiments. The MIL-53-NH(2)(lt) can be modified by postsynthetic functionalization using formic acid, and the corresponding amide Al(OH)[HC(O)N(H)-BDC] x H(2)O (MIL-53-NHCHO) is formed. All four phases were thoroughly characterized by X-ray powder diffraction, solid-state NMR and IR spectroscopy, and sorption measurements, as well as thermogravimetric and elemental analysis. Based on the refined lattice parameter similar breathing behavior of the framework as found in the unfunctionalized MIL-53 can be deduced. Solid-state NMR spectra unequivocally demonstrate the presence of the guest species, as well as the successful postsynthetic functionalization.

This work focuses on the control of the polymerization process for melon ("graphitic carbon nitride"), with the aim of improving its photocatalytic activity intrinsically. We demonstrate here that reduction of the synthesis temperature leads to a mixture of the monomer melem and its higher condensates. We show that this mixture can be separated and provide evidence that the higher condensates are isolated oligomers of melem. On evaluating their photocatalytic activity for hydrogen evolution, the oligomers were found to be the most active species, having up to twice the activity of the monomer/oligomer mixture of the as-synthesized material, which in turn has 3 times the activity of the polymer melon, the literature benchmark. These results highlight the role of "defects", i.e., chain terminations, in increasing the catalytic activity of carbon nitrides and at the same time point to the ample potential of intrinsically improving the photocatalytic activity of "carbon nitride", especially through the selective synthesis of the active phase.

Poly(triazine imide) with intercalation of lithium and chloride ions (PTI/Li(+)Cl(-)) was synthesized by temperature-induced condensation of dicyandiamide in a eutectic mixture of lithium chloride and potassium chloride as solvent. By using this ionothermal approach the well-known problem of insufficient crystallinity of carbon nitride (CN) condensation products could be overcome. The structural characterization of PTI/Li(+)Cl(-) resulted from a complementary approach using spectroscopic methods as well as different diffraction techniques. Due to the high crystallinity of PTI/Li(+)Cl(-) a structure solution from both powder X-ray and electron diffraction patterns using direct methods was possible; this yielded a triazine-based structure model, in contrast to the proposed fully condensed heptazine-based structure that has been reported recently. Further information from solid-state NMR and FTIR spectroscopy as well as high-resolution TEM investigations was used for Rietveld refinement with a goodness-of-fit (χ(2)) of 5.035 and wRp=0.05937. PTI/Li(+)Cl(-) (P6(3)cm (no. 185); a=846.82(10), c=675.02(9) pm) is a 2D network composed of essentially planar layers made up from imide-bridged triazine units. Voids in these layers are stacked upon each other forming channels running parallel to [001], filled with Li(+) and Cl(-) ions. The presence of salt ions in the nanocrystallites as well as the existence of sp(2)-hybridized carbon and nitrogen atoms typical of graphitic structures was confirmed by electron energy-loss spectroscopy (EELS) measurements. Solid-state NMR spectroscopy investigations using (15)N-labeled PTI/Li(+)Cl(-) proved the absence of heptazine building blocks and NH(2) groups and corroborated the highly condensed, triazine-based structure model.

The gas-phase loading of [Zn(4)O(btb)(2)](8) (MOF-177; H(3)btb=1,3,5-benzenetribenzoic acid) with the volatile platinum precursor [Me(3)PtCp'] (Cp'=methylcyclopentadienyl) was confirmed by solid state (13)C magic angle spinning (MAS)-NMR spectroscopy. Subsequent reduction of the inclusion compound [Me(3)PtCp'](4)@MOF-177 by hydrogen at 100 bar and 100 degrees 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 Al together now! A new stable aluminum aminoterephthalate system contains octameric building blocks that are connected by organic linkers to form a 12‐connected net (see picture). The structure adopts a cubic centered packing motive in which octameric units replace individual atoms, thus forming distorted octahedral (red sphere) and tetrahedral cages (green spheres) with effective accessible diameters of 1 and 0.45 nm, respectively. magnified image