基于金属卟啉凝胶的多孔材料的合成、表征及催化性能研究

发布时间：2018-05-17 20:08

  本文选题：金属卟啉 + 凝胶　； 参考：《西北大学》2017年硕士论文

【摘要】：近年来,由于功能基多孔材料优异的性能和广泛的应用领域,因此,这类材料的制备及研究备受科学工作者们的关注。卟啉及其衍生物是一类具有优良性能的功能分子,中心的四个N原子可与金属离子配位,外围基团易于修饰,因而是一种很好的结构构筑单元。用卟啉构筑金属有机凝胶是一种制备功能多孔材料的简单、高效的方法。由于金属凝胶材料的加入,使这类多孔材料兼有卟啉、金属有机凝胶的性能,因而在催化、气体吸附分离、药物传输释放、染料敏化等方面有着潜在的发展前景。基于以上研究背景,本论文设计合成了两种自由卟啉:5,10,15,20-四(4-(3-甲酸甲酯基)苯氧基)苯基卟啉(H2MePp),5,10,15,20-四(4-(3-羧基)苯氧基)苯基卟啉(H2CPp),以及相应的金属酯基卟啉(FeMePpCl,CoMePp,CuMePp,ZnMePp,MnMePp(OAc))和金属羧基卟啉(FeCPpCl,CoCPp,CuCPp,ZnCPp,MnCPp(OAc));对所合成的卟啉化合物进行了元素分析(EA),紫外-可见光谱(UV-vis),傅立叶红外光谱(FT-IR),1H核磁谱(1H NMR),液质联用电喷雾四级杆飞行时间串联质谱仪(ESI-Q-TOF-MS)等谱学表征,确定了所合成的卟琳分子的组成与结构。以合成的羧基卟啉(H2CPp,FeCPpCl,CoCPp,CuCPp,ZnCPp,MnCPp(OAc))为构筑单元,分别与Fe(N03)3·9H2O、Al(NO3)3·9H20和Si02溶胶在溶剂热的条件下反应,生成金属卟啉凝胶,再通过超临界CO2萃取干燥,获得了 18个金属卟啉基的多孔材料。我们对制备得到的金属卟啉多孔材料进行了傅立叶红外光谱(FT-IR)、固体紫外-可见光谱(UV-vis-DRS)、X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、热重分析(TGA)、N2吸附等表征,对多孔卟啉材料的形成进行了简单的推定。测试结果表明,制备得到的多孔卟啉材料都是颗粒堆积形成、长程无序的、具有较大比表面积的、热稳定性良好的介孔材料。对制备的金属卟啉多孔材料的催化氧化烷基苯转化为芳香酮的活性及吸附性能(染料吸附、溶剂吸附)进行了测试,并对催化机理进行了简要的说明。催化实验结果表明,(1)基于凝胶制备得到的三类金属卟啉多孔材料的催化活性中心是具有催化性能的卟啉,其中以MnCPp为结构单元构筑的多孔材料在催化氧化烷基苯的实验中均显示出优越的催化活性及很高的选择性(99%);(2)经过5次循环实验后,金属卟啉多孔材料仍能保持相对高的催化活性;(3)卟啉多孔材料催化烷基苯氧化为芳香酮的转化率还与卟啉的外围金属离子有关。吸附实验结果表明,基于Al(NO3)3·9H2O、Fe(NO3)3·9H2O、SiO2溶胶所形成的多孔卟啉材料在溶剂吸附和染料吸附展示出了 一定的溶剂分子吸附率与染料分子(罗丹明B,亚甲基蓝)去除率;因此,我们制备得到的基于凝胶的金属卟啉多孔材料是一类具有较高比表面积、高催化活性、形貌可控、化学性质稳定的材料。
[Abstract]:In recent years, the preparation and research of functional porous materials have attracted the attention of scientists because of their excellent properties and wide application fields. Porphyrins and their derivatives are a class of functional molecules with excellent properties. The four N atoms in the center can coordinate with metal ions, and the peripheral groups are easy to modify, so they are a good structure-building unit. It is a simple and efficient method to prepare functional porous materials by using porphyrin to fabricate organometallic gels. Due to the addition of metal gel materials, these porous materials have the properties of porphyrin and organometallic gels, so they have a potential development prospect in catalysis, gas adsorption and separation, drug transport and release, dye sensitization and so on. Based on the above research background, 鏈�璁烘枃璁捐�″悎鎴愪簡涓ょ�嶈嚜鐢卞崯鍟�:5,10,15,20-鍥，

本文编号：1902686