合金@MOFs核壳型复合纳米材料的自牺牲模板法制备及应用研究
发布时间：2020-06-15 16:11
【摘要】：近年来,因为结构独特、性质多样,由无机功能纳米材料和金属有机框架(metal-organic framework,简写为MOFs)构建而成的新型复合材料(简写为NP@MOFs)成为无机功能材料研究的一个热点。然而,作为一个新兴的研究领域,NP@MOFs复合材料无论是在构效关系的确定还是功能的开发都存在一些问题。其中一个重要的原因是,目前合成NP@MOFs常用的方法很难精确调控纳米颗粒(NP)在MOFs中的封装状态,这严重影响了对NP@MOFs复合材料构效关系及应用的研究。因此,探索新的合成方法实现NP@MOFs复合材料的可控合成是该领域一个亟待解决的问题。自牺牲模板法过去常应用于核壳或空心纳米结构的合成。该方法本质上是一种固-固或者固-液界面的反应过程,反应速率较慢,因此很容易实现对最终产物结构的调控。本论文提出以含有过渡金属元素的合金纳米颗粒为自牺牲模板,选择合适的配体使得过渡金属元素溶出、配位,在合金纳米颗粒表面生长形成一层MOFs,进而通过改变反应温度、反应时间等条件实现MOFs壳层的可控生长。在NP@MOFs可控合成的基础上,我们初步探索了 NP@MOFs复合纳米材料在选择性催化、有机污染物吸附等方面的应用。主要研究成果如下:(1)以具有片状内凹菱形十二面体结构的PtCu3为自牺牲模板,通过对反应温度等实验参数的调控,成功的制备了 PtCu3@MOF-74(Cu)核壳结构。研究发现,反应过程中刻蚀速率和配位速率之间的匹配度是能否获得NP@MOFs复合材料的关键。这种复合材料将PtCu3的催化性质与MOFs孔道的尺寸选择性有效的结合起来,使得二苯基乙炔不完全加氢中顺式产物的催化选择性高达100%。(2)以磁性三元合金Fe14(Co0.2Ni0.8)86为自牺牲模板,通过对反应温度与反应时间等实验因素的调控成功合成了具有不同壳层厚度的磁性核壳结构Fe14(Co0.2Ni0.8)86@MOF-74(Ni)。研究发现,反应温度会影响Ni2+溶出速率和配位速率之间的平衡,从而来影响产物的组成和形貌;而反应时间决定了 MOFs壳层的厚度。这种复合材料可以将Fe14(Co0.2Ni0.8)86的磁性与MOFs吸附性质有效的结合起来,因此不仅可实现对有机污染物亚甲基蓝的高效吸附(最大吸附量可以达到15.1 mg/g),还能实现吸附后的高效分离。
【学位授予单位】：厦门大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB383.1
【图文】：
１．１金属有机框架（ＭＯＦｓ）的简介逡逑金属有机框架化合物（Ｍｅｔａｌ－ｏｒｇａｎｉｃ邋ｆｒａｍｅｗｏｒｋｓ，ＭＯＦｓ）足一种沸石之逡逑外的新型多孔材料。如图１－１所示，ＭＯＦｓ是由金属或团簇和有机配体通过配逡逑位键、氢键、静电作用或者７Ｃ－７Ｔ键堆积等相互作用，通过自组装而成的具有一逡逑维、二维或三维结构的高度规整的无限网络结构配合物［１＿９１。根据配体的类型，逡逑可以把ＭＯＦｓ分为两类：含有氧配位原子的ＭＯＦｓ邋（例如ＩＲＭＯＦｓ系列）和含逡逑有氮配位原子的ＭＯＦｓ邋（例如ＺＩＦｓ系列）。逡逑？＋逦—呤义义希恚澹簦幔戾澹椋铮铄澹铮颍纾幔睿椋沐义希铮蝈澹睿铮洌澹箦澹欤椋睿耄澹蝈义贤迹保卞澹停希疲蟮淖槌珊徒峁故疽馔迹龋伞ｅ义夏壳埃停希疲笾饕ü确ɑ蛘呷芗寥鹊姆椒ㄐ」婺５睾铣桑铣梢话阈桢义弦父鲂∈钡郊柑斓氖奔洹＝昀矗⒉ê铣煞ǎ保保祝常荨⑸Хǎ郏保矗停叮薄⒒祷у义戏ǎ郏保罚撸保梗钡刃潞铣煞椒ǖ姆⒄购艽蟪潭壬纤醵塘撕铣伤枰氖奔洹ｅ义希停希疲蟛牧献钔怀龅奶卣髦痪褪瞧涠嗫仔浴Ｓ牖钚蕴俊⒎肿由傅却澄藁义隙嗫撞牧舷啾龋停希疲蠼峁箍傻骺匦郧浚赏ü≡癫煌慕鹗舻ピ陀谢涮邋义辖械骺亍Ｍ迹保菜荆钢殖＜停希疲蟮慕峁雇加捎冢停希疲蟛牧暇哂懈咤义系目紫堵省⒏叩奶厥獗砻婊⒔峁箍傻骺匦郧恳约爸掷喽嘌扔诺悖虼嗽谄邋义系奈椒掷耄郏玻
本文编号：2714670
【学位授予单位】：厦门大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB383.1
【图文】：
１．１金属有机框架（ＭＯＦｓ）的简介逡逑金属有机框架化合物（Ｍｅｔａｌ－ｏｒｇａｎｉｃ邋ｆｒａｍｅｗｏｒｋｓ，ＭＯＦｓ）足一种沸石之逡逑外的新型多孔材料。如图１－１所示，ＭＯＦｓ是由金属或团簇和有机配体通过配逡逑位键、氢键、静电作用或者７Ｃ－７Ｔ键堆积等相互作用，通过自组装而成的具有一逡逑维、二维或三维结构的高度规整的无限网络结构配合物［１＿９１。根据配体的类型，逡逑可以把ＭＯＦｓ分为两类：含有氧配位原子的ＭＯＦｓ邋（例如ＩＲＭＯＦｓ系列）和含逡逑有氮配位原子的ＭＯＦｓ邋（例如ＺＩＦｓ系列）。逡逑？＋逦—呤义义希恚澹簦幔戾澹椋铮铄澹铮颍纾幔睿椋沐义希铮蝈澹睿铮洌澹箦澹欤椋睿耄澹蝈义贤迹保卞澹停希疲蟮淖槌珊徒峁故疽馔迹龋伞ｅ义夏壳埃停希疲笾饕ü确ɑ蛘呷芗寥鹊姆椒ㄐ」婺５睾铣桑铣梢话阈桢义弦父鲂∈钡郊柑斓氖奔洹＝昀矗⒉ê铣煞ǎ保保祝常荨⑸Хǎ郏保矗停叮薄⒒祷у义戏ǎ郏保罚撸保梗钡刃潞铣煞椒ǖ姆⒄购艽蟪潭壬纤醵塘撕铣伤枰氖奔洹ｅ义希停希疲蟛牧献钔怀龅奶卣髦痪褪瞧涠嗫仔浴Ｓ牖钚蕴俊⒎肿由傅却澄藁义隙嗫撞牧舷啾龋停希疲蠼峁箍傻骺匦郧浚赏ü≡癫煌慕鹗舻ピ陀谢涮邋义辖械骺亍Ｍ迹保菜荆钢殖＜停希疲蟮慕峁雇加捎冢停希疲蟛牧暇哂懈咤义系目紫堵省⒏叩奶厥獗砻婊⒔峁箍傻骺匦郧恳约爸掷喽嘌扔诺悖虼嗽谄邋义系奈椒掷耄郏玻
本文编号：2714670
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