脉冲激光轰击制备多孔功能复合材料
本文选题:脉冲激光轰击法 + 复合材料 ; 参考:《福建师范大学》2015年硕士论文
【摘要】:金属-有机骨架材料(Metal-Organic Frameworks,简称MOFs),由金属离子或金属簇与有机配体组成的具有三维网格结构的有机无机杂化材料,具有可调的孔径大小,高的比表面积,并且还可以在孔穴里面引入不同的功能材料等特点,使其在气体储存和分离,传感,质子导体,药物运输等方面具有很大的应用前景。在MOFs材料孔穴中载入新功能纳米粒子,进一步提升材料的原有属性,或者发展材料新的性能,已经成为MOFs领域新的热点。但是尚缺乏一种广谱性的方法将不同的纳米粒子引入MOFs的孔穴中。本论文,我们发展脉冲激光轰击法,用于快速合成MOFs材料,如MOF-5、 MOF-177、HKUST-1、[Zn2(bdc)2dabco]和[Zn2(ndc)2dabco]等;并可将石墨碳、铁、氧化铕、氧化镁、四氧化三铁、硫化镉、硒化镉和酚醛树脂(PF)等不同的材料纳米化的同时,引入到同步生成的MOFs孔穴中,形成纳米粒子@MOFs复合材料。纳米粒子的引入既可补强原有MOFs对气体吸附的性能,又可提高其质子导体行为,还会新增特殊的荧光传感识别能力。(1)气体吸附性能方面,在296 K和1 atm下复合材料MgO@HKUST-1的C2H2和C02吸附量分别达到了221和161 cm3/g,其中C2H2的吸附量是目前报道的最大值,C02的吸附量仅次于目前报道的最大值,并且与纯HKUST-1的C2H2和C02吸附量相比分别提高了10%和60%。在296 K下MgO@HKUST-1具有较高的C2H2/CH4和C2H4/CH4的选择性分离,其中C2H2/CH4的选择性达到了132.6是目前的最大值。(2)质子导体行为方面,在25℃时分别固载了CdSe、Eu2O3、MgO、CdS纳米粒子之后的HKUST-1电导率与纯HKUST-1的相比分别提高了1.5倍、1.8倍、2.0倍和11.5倍。(3)荧光传感识别方面,复合材料Eu2O3@[Zn2(ndc)2dabco]和Eu2O3@[Zn2(bdc)2dabco](ZBDh)都可以用于有机小分子的检测。我们提出的脉冲激光轰击法已成为一种适用于大多数无机或者高分子不溶物纳米粒子复合MOFs的新方法,推动了MOFs复合材料及功能化的发展。
[Abstract]:Metal-Organic Frameworks (MOFs), an organic-inorganic hybrid material composed of metal ions or metal clusters and organic ligands, has an adjustable pore size, high specific surface area, and can also introduce different functional materials in the hole surface, so that it can be stored in gas storage. Storage and separation, sensing, proton conductors, drug transport and other aspects have great potential applications. Carrying new functional nanoparticles in the hole of MOFs material, to further enhance the original properties of materials, or to develop new properties of materials, has become a new hot spot in the field of MOFs. However, there is still a lack of a broad-spectrum method for different nanoparticles. In the hole of MOFs, we develop a pulsed laser bombardment method for the rapid synthesis of MOFs materials such as MOF-5, MOF-177, HKUST-1, [Zn2 (BDC) 2dabco] and [Zn2 (NDC) 2dabco], and can also nanoscale graphite, iron, europium oxide, Magnesium Oxide, ferric oxide, cadmium sulfide, cadmium selenide and phenolic resin (PF), etc. Nano particles @MOFs composites are formed in the MOFs holes generated by synchronous formation. The introduction of nanoparticles can not only strengthen the performance of the original MOFs for gas adsorption but also improve the behavior of the proton conductors, and also add special fluorescence sensing recognition ability. (1) the C2H2 of the gas adsorption properties, the C2H2 of the composite material MgO@HKUST-1 at 296 K and 1 atm. The adsorption capacity of and C02 reached 221 and 161 cm3/g, respectively, of which the adsorption amount of C2H2 is the maximum value reported at present. The adsorption amount of C02 is second only to the maximum value reported at present. And compared with the C2H2 and C02 adsorption capacity of pure HKUST-1, 10% and 60%. at 296 K MgO@HKUST-1 have higher C2H2/CH4 and C2H4/CH4. The selectivity of 2H2/CH4 reached 132.6 is the maximum at present. (2) in the field of proton conductor behavior, the conductivity of HKUST-1, Eu2O3, MgO, CdS nanoparticles was 1.5 times, 1.8 times, 2 times and 11.5 times compared with pure HKUST-1 at 25 C respectively. (3) Eu2O3@[Zn2 (NDC) 2dabco] and Eu of the composite material (3). 2O3@[Zn2 (BDC) 2dabco] (ZBDh) can be used for the detection of small organic molecules. The pulsed laser bombardment proposed by us has become a new method for the composite MOFs of most inorganic or polymer insoluble nanoparticles, which promotes the development of MOFs composites and functionalization.
【学位授予单位】:福建师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TB33
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本文编号:1880471
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