基于前合成和后修饰方法的UiO系列催化剂的制备及性质研究

发布时间：2020-04-15 21:43

【摘要】：MOFs材料(即金属-有机框架材料)是一类结构独特性能优异的材料,近年来对MOFs材料的研究也越来越充分,尤其在催化领域,MOFs材料发挥出很大作用。本论文基于UiO型MOF的优良结构和功能特性,利用前合成法、后修饰合成法,通过一系列合成过程得到了四例UiO型催化剂材料,并对它们进行了一系列的结构表征,研究了其在热催化、光催化、手性催化等方面的催化性能。Ⅰ.通过前合成的方式,我们将带有长烷基链的咪唑盐引入到UiO-67,得到了具有相转移催化功能的三相催化剂UiO-67-IM(1),利用1成功的催化了苄基卤化物的叠氮化反应和硫氰酸化反应。研究结果表明该催化剂催化效果良好,催化产率高,且催化剂可循环利用,5次循环催化反应中,催化剂的催化效果几乎不变。Ⅱ.在化合物1的基础上,通过后修饰合成的方法将CuI负载到1上,得到双功能团化的复合催化剂CuI@UiO-67-IM(2)。由于引入的CuI的作用,该催化剂又可以催化Click反应。研究结果表明催化效果良好,产率较高。我们进一步研究了2的一锅法催化串联反应,结果同样表明该催化剂具有良好的催化效能。催化剂可以回收,并重复使用5次以上。Ⅲ.通过前合成法引入手性官能团,得到手性催化剂UiO-68-chiral(3),再利用后修饰合成法引入TiO_2,得到复合手性催化剂TiO_2@Ui O-68-chiral(4)。利用该复合手性催化剂4成功实现了顺序的催化苄醇“一锅”氧化和Morita-Baylis-Hillman反应,并且具有很高的产率和对映体选择性。利用4实现了温和条件下光、热“一锅”串联反应,催化剂可以回收重复使用5次以上。研究表明UiO型MOFs材料结合新引入的官能团,在催化反应中的催化效果良好。本论文的系列研究丰富了MOFs材料应用在催化方面的研究内容。
【图文】：

趋势图,报道量,材料研究,趋势图

常用的有机配体大多为芳香族羧酸配体聚羧酸盐[1-2]。通常用水热法溶剂扩散法、超声等方法合成 MOFs，并通过改变温度、时间、溶剂共配体来合成或者调节 MOFs 材料的结构、孔径、分子大小等，进颖、功能迥异的多种 MOFs 材料[3-5]，，通过对材料的物理化学性质的到材料的应用价值。近年来随着对 MOFs 材料的深入研究，MOFs 材点逐渐呈现出来，如：高孔穴率，好的设计灵活性，多功能活性位稳定性和化学稳定性，易于分离和重复利用等。也正是由于 MOF的多种优良性质，使得研究者们充分发掘 MOFs 材料的应用价值的，相关报道也如雨后春笋般涌现出来。MOFs 一般应用于气体吸附分子识别[9-10]、化学分离[11-12]、化学传感[13]、药物释放[14-15]和异相这些应用方面 MOFs 材料发挥出很大的功用，展现了其特有的优势 2002 年以来对 MOFs 材料应用研究的相关报道越来越多，催化方面呈现逐年增加的趋势：

催化效果,单糖

图 2 MOF 结构及催化效果图除了 MOFs 自身因催化位点存在而进行催化有机反应外，我们可以将有的贵金属纳米粒子负载到 MOFs 上，结合两部分的优点进行高效、可重2017 年，Jaehoon Kim 研究组将 Pd 负载到 UiO-66 上，一并沉积到磺化氧(SGO)上，用于一锅法催化单糖转化为 2,5-二甲基呋喃(2,5-DMF)。其机理-66@SGO 将单糖脱水生成 5-羟甲基糠醛(5-HMF)，PdNPs 进而将 5-HMF,5-DMF。作者负载了不同含量的 Pd，研究表明 4.8Pd/UiO-66@SGO 催化
【学位授予单位】：山东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O643.36

【参考文献】