高稳定锆金属有机骨架的合成及其气体吸附性能研究

发布时间：2017-12-29 02:27

  本文关键词：高稳定锆金属有机骨架的合成及其气体吸附性能研究　出处：《北京工业大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 羧酸配体 Zr-MOFs 合成 结构 气体吸附

【摘要】：在金属有机骨架材料(Metal-Organic Frameworks,MOFs)这个大家族中,锆基金属有机骨架(Zr-MOFs)具有丰富的结构类型,高的稳定性以及良好的性能,因而成为最具有实际应用潜力的一类MOF材料。虽然Zr-MOFs仍然处于发展初期,但是最近几年已经取得了突飞猛进的发展,而且在催化,分子的吸附与分离,药物运输,荧光传感等方面展现出广泛的应用前景。采用不同的设计合成理念可以构筑出具有丰富的结构类型的,满足特定的应用要求的Zr-MOFs。本论文选择三种羧酸配体,构筑得到三种新Zr-MOFs,并研究了这些材料的气体吸附性能。具体研究内容及相应结果简要阐述如下:第一部分为文献综述。介绍了Zr-MOFs的设计合成、结构及其性能应用。第二部分为实验部分,主要包括两个方面内容:(1)设计合成了两种烯酸配体,4-羧基肉桂酸(4-carboxycinnamic acid,H2CCA)和1,4-苯基二丙烯酸(1,4-phenylenediacrylic acid,H2PDA),并与ZrCl4反应得到了两个新的Zr-MOFs:Zr6(μ3-O)4(μ3-OH)4(CCA)6(BUT-220),Zr6(μ3-O)4(μ3-OH)4(PDA)6(BUT-221)。采用粉末衍射、红外、热重等对材料的性质进行了表征,并对其气体吸附性能进行了研究。单晶衍射结构解析显示,BUT-220和BUT-221具有fcu拓扑的三维骨架结构,带有四面体和八面体两种类型的孔笼。通过气体吸附测试发现,BUT-220和BUT-221具有良好的CO2吸附能力。另外,通过对BUT-220和BUT-221的CO2、CH4、N2三种气体吸附性能比较分析,其对CO2/N2,CO2/CH4具有选择性吸附分离能力,显示出这两种MOFs在温室气体CO2的捕获分离方面具有应用潜力。(2)利用V型功能性配体,4,4'-二羧基联苯砜(4,4'-sulfonyldibenzoic acid,H2SDC)与ZrCl4反应得到Zr-MOF:Zr6(μ3-O)8(H2O)8(SDC)4(BUT-222),并采用粉末衍射、红外、热重对其进行了表征。此外,对其气体吸附性能也进行了研究。单晶衍射结构解析显示,BUT-222具有二维层状骨架结构。通过气体吸附测试发现BUT-222具有良好的H2和CO2吸附能力。通过对BUT-222的CO2、CH4两种气体吸附性能比较分析,其对CO2/CH4具有选择性吸附分离能力,显示出这种MOF在沼气净化中具有应用潜力。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O641.4;O647.3

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本文编号：1348450