功能化锆基金属有机骨架材料的制备及其电分析应用研究

发布时间：2020-04-25 16:04

【摘要】：金属有机骨架(MOFs)是目前新型功能材料研究领域的一个热点。它是由金属离子或离子簇与有机配体通过自组装连接而成的具有周期性网状结构的晶体材料,兼备了有机高分子和无机化合物两者的特点,具有永久的多孔性、超大的比表面积、良好的热稳定性、可调的孔径和化学特性等独特的性质。然而,由于MOFs本身弱的导电性和差的电化学稳定性,使其电化学应用受到限制。为此,对MOFs进行精确的化学修饰,不仅可以改善MOFs本身的不足,而且可以赋予MOFs特殊的功能,从而拓展MOFs在电化学领域的应用。本硕士学位论文以Zr-MOFs为基础材料,分别用碳纳米材料和金属纳米粒子对其进行功能化,制备了Zr-MOFs/碳纳米复合材料和M@Zr-MOF复合材料,采用多种方法对所制备的复合材料进行系统的表征。并详细的研究了Zr-MOFs/碳纳米复合材料同时检测苯二酚异构体(DBIs)的电化学性质。此外,以肼(N_2H_4)作为探针,探究了载体结构对M@Zr-MOF复合材料电催化性能的影响。论文中具体工作内容如下:1.首次通过简单的水热法制备了锆基金属有机骨架/介孔碳(UiO-66/MC)复合材料。利用这种方法,我们制备了不同碳含量的UiO-66/MC纳米复合物。UiO-66和MC两种材料各自的优异特性赋予了复合材料良好的电化学性能。UiO-66/MC复合物不仅具有优异的电化学稳定性,而且还具有大的孔径和良好的导电性,使得构建的电化学传感器可用于同时且灵敏地检测邻苯二酚(CT)、间苯二酚(RS)和对苯二酚(HQ)三种苯二酚异构体(DBIs)。在最佳的实验条件下,电化学测试表明UiO-66/MC-3具有更加优异的催化性能,主要表现为大的峰电位差、高的灵敏度、宽的线性范围、良好的电化学稳定性和优异的抗干扰能力等。传感器还实现了实际水样中DBIs的检测。2.采用简单且方便的一步乙醇热还原法将铂纳米粒子(Pt NPs)嵌入Zr-MOFs(UiO-66/67/68),分别制备了Pt@UiO-66、Pt@UiO-67和Pt@UiO-68复合材料。我们对样品的微观结构和电化学性能进行了系统的表征,并详细地研究了MOFs载体结构对复合材料电催化特性的影响。研究发现Pt@UiO-66/67/68复合材料对电化学氧化肼(N_2H_4)表现出不同的反应机制和电催化性能。其中,Pt@UiO-66-2表现出最佳的电催化性能。这些发现可以帮助深入理解MOFs复合物结构-性能-催化机制间的关系。
【图文】：

MOFs常用合成方法发展的时间轴[9]

碳纳米材料,超级电容器

如 rGO/Fe2O3和 rGO/NiO/Ni 气凝胶。研究结果所有的固态对称的超级电容器设备均表现良好的ZIF-67 与导电的聚吡咯管（PPy）连接制备了灵活果表明，得到的 ZIF-PPy 复合物拥有连续的微孔结在 0.5 A g-1的电流密度下得到较高的重量比容量基超级电容器表现出更高的面积比容量。述介然界广泛存在的与人类密切相关的非金属元素之一单质和化合物形式存在。碳原子以不同方式结合可、金刚石、富勒烯、碳纳米管和石墨烯等（图 1-体、椭圆体或管状。
【学位授予单位】：东北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB34;O643.36

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