基于稀土金属有机骨架的复合催化材料构建及CO催化氧化性能研究

发布时间：2025-03-19 05:33

　　金属有机骨架（MOFs）是金属离子与有机配体通过配位键自组装形成的具有三维结晶性多孔材料。MOFs材料拥有可控的孔结构和晶型,以及低密度、大比表面积等优点,已被广泛应用于催化、膜分离、药物传输、气体吸附、生物医药和化学传感等领域。近年来,许多研究将MOFs材料作为多孔载体或包封壳层与金属纳米粒子（MNPs）集成构筑复合催化材料。MOFs与MNPs的集成不仅可以保留单个组分的性质,而且其界面效应可产生新的协同效应,从而提高复合材料的催化性能。然而大部分MOFs与MNPs之间缺乏强强化学相互作用,无法发挥出各组分的协同作用,从而制约了MNP/MOF复合材料的催化性能。针对该问题,本论文基于镧系元素（Ln）的Ln-MOFs为基底,构筑一系列MNP/Ln-MOF复合材料。Ln-MOFs具备稀土金属优异的物理和化学性能,且具有催化活性的配位不饱和金属中心,在催化领域受到广泛关注。因此,本课题以CO催化氧化为模型,系统考察了复合催化剂对CO催化氧化的影响,并对CO催化氧化机理进行初步探索。主要研究内容如下:（1）基于相同的均苯三酸配体和Ln金属中心,通过控制反应溶剂,制备了两种拓扑结构的Ce-BTC...

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

流程图3.1实验流程图为Ce-BTC,Pt/Ce BTC和Pt/Ce O2复合催化剂的制备,并显示了单斜Ce-BTC(左)和四方Ce-BTC(右)的球棒模型,其中蓝色,红色和灰色的球形分别代表Ce,O和C原子。

在此,本章合成了一系列不同尺寸、不同晶体结构的Ce-MOF纳米棒,并将其作为负载PtNP的载体材料。结果表明,合成工艺对Ce-MOF物理化学性质和负载PtNP的粒径有很大影响。两种MOFs异构体是由四方或单斜结构组成的。如实验流程图3.1所示,固体前驱体Pt/Ce-MOF经煅....

图3.1 在不同合成条件下制备的三种不同的Ce-BTC的（a）XRD图谱和（b）N2物理吸脱附等温线图。

如图3.1b所示,四方晶型的MOFs（包括CeBTC-1和CeBTC-2）N2吸附-解吸等温线显示出I型等温线的特征,表明存在微孔,而单斜晶型的MOF（CeBTC-3）显示出具有小滞后性的Ⅳ型等温线,由于毛细管凝结和不存在微孔而形成环状。计算得出CeBTC-1的BET表面积（SB....

图3.2 （a）四方晶型的Ce-BTC的模型图（b）0.3 g四方晶型和单斜晶型的Ce-BTC的堆积密度对比图。

此外,通过数字照片中堆积密度的差异可以很清楚的看到四方晶型的Ce-BTC比单斜晶型的Ce-BTC拥有更多的孔道。如图3.2b中所示,等质量的四方Ce-BTC的堆积密度远远大于单斜晶型的Ce-BTC。如图3.3a所示,通过把样品Ce-BTC-1放在一定体积的甲醇溶液中6h进行样品的....

图3.3 （a）Ce-BTC活化前后的N2物理吸脱附等温线图和（b）CeBTC-（1-3）TGA谱图

图3.3b显示了CeBTC-（1-3）样品的TGA曲线,观察发现在30至180oC的温度范围内,样品质量减少了20wt％,这是因为表面吸附的水分子和配位的DMF溶剂被蒸发掉。此外,发现CeBTC-1骨架的完全分解温度为437oC,高于CeBTC-3的385oC,表明四方晶型的Ce....

本文编号：4036743