稀土纳米金属有机框架的形貌调控及其性能研究

发布时间：2017-11-02 19:20

  本文关键词：稀土纳米金属有机框架的形貌调控及其性能研究

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【摘要】：金属有机框架(MOF)材料是一种新兴的有机-无机杂化材料,它是由有机配体与金属离子通过配位键、氢键、静电等相互作用组装成的一类具有周期性的多维网状结构材料。金属有机框架材料的功能除了与尺寸息息相关之外,还与它的形貌关系重大。因此,要提高金属有机框架材料的适用性和可靠性,需要金属有机框架材料结构、尺度和形貌可控。本论文基于镧系金属Eu和Tb配合物{[Eu2(MFDA)2(HCOO)2(H2O)6]·H2O}n(H2MFDA=9,9-二甲基芴-2,7-二羧酸)和TbBTC(H3BTC=均苯三甲酸),通过一系列实验手段,得到了具有不同形貌和尺寸的MOF材料,并研究了它们的荧光传感性能。主要内容如下:1.在化学溶液合成系统中,纳米晶体的形貌均一性与反应过程中反应物、溶剂、添加剂、以及温度等息息相关。我们采用表面活性剂和基片协同作用的化学溶液法合成了形貌均一的MOF纳米盘。当表面活性剂SDS存在时,我们在支撑基片上得到了{[Eu2(MFDA)2(HCOO)2(H2O)6]·H2O}n纳米六棱盘(Eu-MFDA HN D_dh=失水状态下的Eu-MFDA纳米六棱盘,H2MFDA=9,9-二甲基芴-2,7-二羧酸)。如果不添加基片,得到的是有缺陷的六棱盘和不规则的纳米小颗粒的混合物。表面活性剂在缩小晶体尺寸和调控形貌上都起到了很大的作用。而基片促进了进一步的融合,最后有效的合成了形貌均一的Eu-MFDA纳米六棱盘。2.研究发现,Eu-MFDA纳米六棱盘的良好的发光特性使得其对2,4-DNT的检测效率比其相同晶型的块晶明显增强。除了对2,4-DNT的检测之外,该材料对其它爆炸物,比如PA、1,4-DNB、2,6-DNT、2-NT、4-NT、2,4-DNT、1,3-DNB、DMNB、NM,也有明显响应,相应的猝灭效率分别为93%、66%、52%、43%、43%、42%、38%、17%、8%(5×10-4 M)。此外,Eu-MFDA HND_dh所制备的发光薄膜可对PA和2,4-DNT溶液实现方便快速检测。3.在液相体系中,通过改变表面活性剂以及改变反应温度实现了对Tb BTC纳米晶体形貌和尺寸的调控,得到了不同尺寸的TbBTC纳米线,该纳米线对硝基爆炸物显示了优异的检测性能。
【关键词】：金属有机框架 表面活性剂 纳米材料 荧光检测 硝基爆炸物
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O641.4;O657.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-22
• 1.1 纳米金属有机框架材料8
• 1.2 纳米金属有机框架材料的制备8-14
• 1.2.1 溶剂热法8-10
• 1.2.2 超声波法10-11
• 1.2.3 微波辅助合成法11-12
• 1.2.4 反向微乳液法12-13
• 1.2.5 化学沉淀法13-14
• 1.2.6 模板法14
• 1.3 纳米金属有机框架材料的形貌、尺寸调控14-16
• 1.4 纳米金属有机框架材料的应用16-20
• 1.4.1 传感器件16-17
• 1.4.2 气体吸附和分离17-18
• 1.4.3 催化18-19
• 1.4.4 光电器件19-20
• 1.5 论文的主要设计思路、主要研究内容、创新之处20-22
• 1.5.1 稀土金属有机框架简介20
• 1.5.2 论文设计思路及主要研究内容20-21
• 1.5.3 本论文的创新之处21-22
• 第二章 EuMFDA纳米结构的可控合成22-32
• 2.1 引言22-23
• 2.2 实验部分23-24
• 2.2.1 原料与试剂23
• 2.2.2 制备23-24
• 2.2.3 影响因素探究24
• 2.2.4 仪器24
• 2.3 结果与讨论24-31
• 2.3.1 纳米六棱盘的形貌及表征24-26
• 2.3.2 纳米六棱盘的生长机理26-31
• 2.4 本章小结31-32
• 第三章 EuMFDA纳米六棱盘的光学性能32-39
• 3.1 引言32
• 3.2 实验部分32-34
• 3.2.1 原料与试剂32-33
• 3.2.2 荧光传感性能测试方法33
• 3.2.3 仪器33-34
• 3.3 结果与讨论34-38
• 3.3.1 纳米六棱盘对硝基爆炸物溶液的检测34-38
• 3.3.2 薄膜荧光检测38
• 3.4 本章小结38-39
• 第四章 TbBTC纳米线合成及其传感性能研究39-49
• 4.1 引言39
• 4.2 实验部分39-42
• 4.2.1 原料与试剂39-40
• 4.2.2 TbBTC的合成40-41
• 4.2.3 荧光传感性能测试41
• 4.2.4 仪器41-42
• 4.3 实验结果及讨论42-48
• 4.3.1 反应温度的影响42-43
• 4.3.2 表面活性剂的影响43-44
• 4.3.3 TbBTC纳米线的荧光传感性能44-48
• 4.4 本章小结48-49
• 第五章 总结与展望49-51
• 参考文献51-57
• 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文57-58
• 附录2 攻读硕士学位期间申请的专利58-59
• 附录3 攻读硕士学位期间参加的科研项目59-60
• 致谢60

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1 徐丹丹;稀土纳米金属有机框架的形貌调控及其性能研究[D];南京邮电大学;2016年

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本文编号：1132821