Ni-BTC MOFs衍生材料及其性能研究

发布时间：2018-05-16 13:55

  本文选题：Ni-MOFs + 催化剂　； 参考：《中国科学技术大学》2017年硕士论文

【摘要】：金属有机骨架(Metal-organic frameworks,MOFs)材料由于低密度、多孔性等特殊性质,在诸多领域(如气体分离与储存、催化和吸附等)有很好的应用前景,因此受到越来越多的关注。本文通过快速而简单的油浴法合成了一种Ni-MOFs前驱体,研究了其衍生材料及应用,并初步探索了水对Ni-MOFs前驱体重新组装的影响。具体的研究结果总结如下:1、通过牺牲模板法将油浴合成的Ni-MOFs前驱体一步热解得到Ni/C催化剂,其对于糠醛(FAL)选择性加氢转化为四氢糠醇(THFOL)具有优异的催化性能。研究结果表明,使用Ni2+与1,3,5,-均苯三甲酸(BTC)摩尔比为1:1获得的Ni-MOFs前驱体在500℃下热解120 min制备的Ni/C催化剂(Ni/C-500)具有最高的催化活性。相比于其他条件下得到的Ni/C催化剂,Ni/C-500的纳米颗粒尺寸(～14 nm)和分散性最均匀,同时具有较高的比表面积(～92 m2/g),催化条件为120℃、1 MPa氢压和120 min时,FAL转化率为100%,THFOL的选择性也达到100%。这一简单的制备方法为生物质催化转化中贵金属和核壳结构催化剂的替代提供了有效的方案。2、利用Ni-MOFs水稳定性差和遇一定量水会成胶的性质,将Ni-MOFs与水反应形成水凝胶,冷冻干燥后得到Ni基金属有机气凝胶,气凝胶在氮气气氛下热解,制得Ni/C纳米纤维。Ni/C纳米纤维的物理化学性质高度依赖于热解条件,在500℃下热解的材料(Ni/C500)具有超轻、超疏水、磁性和弹性等物理性质。Ni/C500用于油水分离,可以快速有效地吸附有机物,并可利用金属Ni的磁性进行分离,达到可控油水分离的目的。此外,Ni/C500能够在水相中原位催化吸附的有机物加氢转化为高附加值的化学品,如硝基苯在100℃、6 MPa氢压和5 h的催化条件下完全转化为苯胺;FAL在160℃、4 MPa氢压和4 h的催化条件下转化率达到93.9%。3、初步探索了 Ni-MOFs前驱体在不同水环境中的重新组装。在乙醇的水溶液中,固定浓度为10mg/2mL,随着水与乙醇体积比从0:1增加至1:0,材料的形貌逐渐由MOFs本身的层状转变为直径均匀(707 nm)、长度为毫米级的纳米线;当溶剂为纯水时,MOFs质量为10 mg,随着水含量由0.1 mL增至2 mL,材料形貌由无序的棒状转变为直径均匀且长度为毫米级的纳米线;此外,水溶液中的pH对形貌也有很大的影响,固定浓度为10 mg/2mL,pH为4-8时,材料仍然保持均匀的纳米线,在强酸性(pH=l)溶剂中,材料被腐蚀严重,完全不能形成纳米线,而溶剂为强碱性(pH=13)时,材料的形貌在MOFs的块状基础上有很多残缺。
[Abstract]:Due to the special properties of low density and porosity, Metal-organic frameworks (MOFs) materials have a good application prospect in many fields (such as gas separation and storage, catalysis and adsorption), so they have attracted more and more attention. In this paper, a Ni-MOFs precursor was synthesized by a rapid and simple oil bath method, and its derivative materials and applications were studied, and the effect of water on the reassembly of Ni-MOFs precursor was preliminarily explored. The specific results are summarized as follows: 1. The Ni-MOFs precursor synthesized by oil bath was pyrolyzed by sacrificial template method to obtain Ni/C catalyst, which has excellent catalytic performance for selective hydrogenation of furfural to tetrahydrofurfuryl alcohol (THFOL). The results show that the Ni/C precursor prepared by pyrolysis of Ni2 at 500 鈩，

本文编号：1897064