功能性铁基和锆基MOFs合成及其催化性能研究
发布时间：2021-06-08 13:13
金属-有机骨架材料（Metal-organic frameworks,MOFs）是一种新型有机/无机杂化多孔材料,具有骨架结构可设计性、可剪裁性、孔道尺寸可调且易于功能化等特点,在气体存储分离、分子识别、传感和催化等领域取得了令人瞩目的成果。特别是在催化领域,MOFs具有高密度催化活性位点和催化基团可设计性等特点,是最具应用前景的催化剂之一。然而,MOFs在催化领域也面临诸多挑战:（1）常规溶剂热法或水热法合成MOFs需要高温、高压设备,高能耗、低收率,且不易于大规模制备;（2）多数MOFs在水溶液中稳定性较差,面临长期稳定和水敏感性等问题;（3）MOFs孔道修饰功能性基团作为催化位点受限于孔道尺寸及功能性基团空间位阻,存在活性位点利用率低等问题。本论文以水稳定性能优异的MIL（Materials of Institut Lavoisier）系列MOFs和UiO（University of Oslo）系列MOFs为研究对象,开发了室温水相合成法合成MIL-100（Fe）应用于有机染料光催化降解;将MIL-100（Fe）高温碳化、酸洗后获得中空多孔石墨化碳材料作为超级电容器电极材料;设计...
【文章来源】：贵州师范大学贵州省
【文章页数】：109 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MIL-100(M3+)和MIL-101(M3+)的MTN拓扑[43]
53].图1.6 提出在可见光照射下MIL-101(Fe) (a)去除AO7和MIL-53(Fe)激活H2O2的机理(b)[52,53]。1.1.2 UiO 系列 MOF 材料简介(一) UiO 系列 MOF 的结构特点由金属锆（Zr）构筑的 UiO（University of Oslo）系列材料也是一种水稳定性能较好的 MOF 材料，它具有更高的热稳定性、化学稳定性和可功能化等特点，在异相催化领域具有潜在的应用价值[54-56]。与 M（I）、M（II）和 M（III)基 MOFs（M 代表金属元素）相比，Zr（IV）具有较高的氧化状态和电荷密度，Lillerud等人报道锆元素与氧原子具有很强的相互作用力，锆-氧团簇具有很高的配位数，Zr-MOFs 的次级结构单元是 Zr6O4(OH)4(CO2)12，具有 MOF 中最高的配位数[57]。此外，由于[Zr6(O)x(OH)y]节点的高度连通性
Figure 1.11 Synthesis of UiO-66-TEMPO(x%) and UiO-67-TEMPO(x%) materials[93].图 1.11 UiO-66-TEMPO(x%)和 UiO-67-TEMPO(x%)材料的合成[93]。由于大量的三唑和 TEMPO 基团，以及相当短的骨架，他们采用混合配体策略合成了 TEMPO 功能化的 UiO-66 和 UiO-67。然而，用这种方法合成的 MO中含有大量缺失的团簇缺陷。此外，随机分布的催化活性位点不利于对结构 活性关系的阐明，因此，关于 TEMPO 自由基的分解活性和结构缺陷尚不清楚。1.3 本论文的研究目的、设想和内容综上所述，MOFs 的稳定性和特定催化活性位点是应用研究中最关键的问题本论文将侧重Fe-MOFs的室温快速合成制备、Zr-MOFs的缺陷调控的合成手段，利用合成出的 MOFs 进行光催化、电化学储能以及醇氧化方面的应用研究。本论文将从以下方面开展实验研究：
【参考文献】：
期刊论文
[1]铁盐对制备MIL-100（Fe）的影响及其光催化性能[J]. 张宇,刘湘粤,毛会玲,王晨,杜嬛,程琥,庄金亮. 材料工程. 2019(03)
[2]室温水相制备MIL-100（Fe）纳米材料及其光降解有机染料性能研究[J]. 庄金亮,刘湘粤,张宇,毛会玲,王晨,程琥. 化工新型材料. 2019(01)
[3]亚铁盐制备高结晶度MIL-100（Fe）纳米材料及其光降解有机染料性能[J]. 刘湘粤,张宇,王晨,毛会玲,杜嬛,程琥,庄金亮. 材料工程. 2018(10)
[4]金属有机骨架用于气体存储、吸附分离的研究进展[J]. 郑丽君,龚奇菡,李雪静,朱庆云. 化工进展. 2017(11)
[5]UiO系列金属-有机骨架的合成方法与应用[J]. 王茀学,王崇臣,王鹏,邢碧枞. 无机化学学报. 2017(05)
[6]金属有机骨架MIL-101的合成、改性及在催化反应中的应用进展[J]. 刘淑芝,赵福临,郭齐,崔宝臣. 化工进展. 2017(03)
[7]锂空气电池中的碳基材料:优势与挑战[J]. 魏伟,王大伟,杨全红. 新型炭材料. 2014(04)
[8]氮氧自由基TEMPO:选择氧化醇的高效有机小分子催化剂[J]. 杨贯羽,郭彦春,武光辉,郑立稳,宋毛平. 化学进展. 2007(11)
[9]金属有机骨架材料的合成及应用[J]. 魏文英,方键,孔海宁,韩金玉,常贺英. 化学进展. 2005(06)
[10]多孔材料化学:从无机微孔化合物到金属有机多孔骨架[J]. 林之恩,杨国昱. 结构化学. 2004(12)
本文编号：3218528
【文章来源】：贵州师范大学贵州省
【文章页数】：109 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MIL-100(M3+)和MIL-101(M3+)的MTN拓扑[43]
53].图1.6 提出在可见光照射下MIL-101(Fe) (a)去除AO7和MIL-53(Fe)激活H2O2的机理(b)[52,53]。1.1.2 UiO 系列 MOF 材料简介(一) UiO 系列 MOF 的结构特点由金属锆（Zr）构筑的 UiO（University of Oslo）系列材料也是一种水稳定性能较好的 MOF 材料，它具有更高的热稳定性、化学稳定性和可功能化等特点，在异相催化领域具有潜在的应用价值[54-56]。与 M（I）、M（II）和 M（III)基 MOFs（M 代表金属元素）相比，Zr（IV）具有较高的氧化状态和电荷密度，Lillerud等人报道锆元素与氧原子具有很强的相互作用力，锆-氧团簇具有很高的配位数，Zr-MOFs 的次级结构单元是 Zr6O4(OH)4(CO2)12，具有 MOF 中最高的配位数[57]。此外，由于[Zr6(O)x(OH)y]节点的高度连通性
Figure 1.11 Synthesis of UiO-66-TEMPO(x%) and UiO-67-TEMPO(x%) materials[93].图 1.11 UiO-66-TEMPO(x%)和 UiO-67-TEMPO(x%)材料的合成[93]。由于大量的三唑和 TEMPO 基团，以及相当短的骨架，他们采用混合配体策略合成了 TEMPO 功能化的 UiO-66 和 UiO-67。然而，用这种方法合成的 MO中含有大量缺失的团簇缺陷。此外，随机分布的催化活性位点不利于对结构 活性关系的阐明，因此，关于 TEMPO 自由基的分解活性和结构缺陷尚不清楚。1.3 本论文的研究目的、设想和内容综上所述，MOFs 的稳定性和特定催化活性位点是应用研究中最关键的问题本论文将侧重Fe-MOFs的室温快速合成制备、Zr-MOFs的缺陷调控的合成手段，利用合成出的 MOFs 进行光催化、电化学储能以及醇氧化方面的应用研究。本论文将从以下方面开展实验研究：
【参考文献】：
期刊论文
[1]铁盐对制备MIL-100（Fe）的影响及其光催化性能[J]. 张宇,刘湘粤,毛会玲,王晨,杜嬛,程琥,庄金亮. 材料工程. 2019(03)
[2]室温水相制备MIL-100（Fe）纳米材料及其光降解有机染料性能研究[J]. 庄金亮,刘湘粤,张宇,毛会玲,王晨,程琥. 化工新型材料. 2019(01)
[3]亚铁盐制备高结晶度MIL-100（Fe）纳米材料及其光降解有机染料性能[J]. 刘湘粤,张宇,王晨,毛会玲,杜嬛,程琥,庄金亮. 材料工程. 2018(10)
[4]金属有机骨架用于气体存储、吸附分离的研究进展[J]. 郑丽君,龚奇菡,李雪静,朱庆云. 化工进展. 2017(11)
[5]UiO系列金属-有机骨架的合成方法与应用[J]. 王茀学,王崇臣,王鹏,邢碧枞. 无机化学学报. 2017(05)
[6]金属有机骨架MIL-101的合成、改性及在催化反应中的应用进展[J]. 刘淑芝,赵福临,郭齐,崔宝臣. 化工进展. 2017(03)
[7]锂空气电池中的碳基材料:优势与挑战[J]. 魏伟,王大伟,杨全红. 新型炭材料. 2014(04)
[8]氮氧自由基TEMPO:选择氧化醇的高效有机小分子催化剂[J]. 杨贯羽,郭彦春,武光辉,郑立稳,宋毛平. 化学进展. 2007(11)
[9]金属有机骨架材料的合成及应用[J]. 魏文英,方键,孔海宁,韩金玉,常贺英. 化学进展. 2005(06)
[10]多孔材料化学:从无机微孔化合物到金属有机多孔骨架[J]. 林之恩,杨国昱. 结构化学. 2004(12)
本文编号：3218528
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