具有精确可调尺寸和缺陷的UiO-66晶体的合成及其钠离子传导的研究

发布时间：2021-02-07 17:11

　　由于具有较大的比表面积、可调的孔径、规则的孔道、可修饰的表面化学性质及拓扑结构多样性等优点,金属有机框架材料在化学、物理和材料等领域引起了研究者广泛的关注。而MOF材料的尺寸、形貌和缺陷对其在离子传导、化学传感、药物传输、催化、气体吸附与分离等许多应用中的性能也有着重要的影响,但是,现在对于MOF晶体尺寸与缺陷的精确调控仍然是一个重要挑战。这里,我们分别通过种子合成法和合成后处理策略,实现了具有精确可调尺寸和配体缺陷的单分散Zr基金属有机框架UiO-66单晶的制备。在此基础上,通过自组装将它们集成到光学-化学传感器件中,探究配体缺陷对乙醇蒸汽传感性能的影响;探索了适于MOF粉体材料离子传导性能研究的实验方法。具体内容分为以下几个方面:（1）根据晶体成核的原理,提出了通过种子生长法来精确调控UiO-66尺寸的策略。通过抑制均相成核和促进异相生长,改变实验条件来实现对UiO-66晶体尺寸的精确控制。（2）选择用先合成后处理策略实现UiO-66晶体缺陷的增大和修复,并在此基础上,通过自组装将它们集成到光学-化学传感器件中,探究配体缺陷对乙醇蒸汽传感性能的影响。（3）探索适于研究粉末MOF材料... 

【文章来源】：苏州大学江苏省

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１?－１?ＥＨＵ１中引入Ｌｉ＋或Ｎａ＋示意图及其Ｃ０２吸附曲线和阻抗图??１．２．２?ＭＯＦ材料在化学传感方面的应用??

羧酸根，咪唑基和羟乙基）连接基来制备ＭＯＦ单晶，脱??水后实现了热消除和溴化作用，以提高ＭＯＦ的气体吸收率［２０］；第三种方法是在??框架中包覆纳米颗粒（ＮＰｓ）或功能分子，这种复合材料用于信号转导和分子识别??等功能。??０１?一＾?Ｏｐｔｉｃａｌ?ｓｅｎｓｉｎｇ??Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚａｔｉｏｎ?ｔｒａｎｓｄｕｃｔｉｏｎ?Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ?ｓｅｎｓｏｒ??ＣＩ?■?Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ?ｓｅｎｓｏｒ??Ｏｔｈｅｒ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ??ＭＯＦ?＾????图１－２基于金属有机骨架复合材料的传感应用示意图??传感器是检测信号且接收响应的设备，将ＭＯＦ应用到传感设备中，可以对外??部刺激（比如光学或环境变化、质量等）做出响应。现在可以识别两种基于ＭＯＦ??的传感器：ｉ）?ＭＯＦ本身的结构和特性响应外部刺激，如Ｍ０Ｆ－５电池的体积随外??部温度而变化，并且在４－６００?Ｋ的温度范围内显示出－１６＊１（Ｔ６?１Ｃ１的线性负热膨胀系??数，这来自于连接基的羧酸根基团的大幅横向振动［２１］。ｉｉ）?ＭＯＦ中基于客体－主??体之间的相互作用显示出光学、磁或电子响应［２２－２５］，?Ｌｕ课题组在基于ＭＯＦ的??Ｆａｂｒｙ－Ｐ６ｒｏｔ器件中显现了明显的光学响应，即ＺＩＦ膜（ｌＯＯＯｎｍ）的可见区域条纹??可以通过暴露于丙烷而偏移４９ｎｍ，并且偏移的程度与丙烷分压成正比（图１－３）??［２６］。??３??

第一章?具有精确可调尺寸和缺陷的ＵｉＯ－６６晶体的合成及其钠离子传导的研究??１?２?３?４?５?６?７?８?９?１０??１?ｃｍ??（Ａ）８９］?〇％?￣ｒ?（ｂ）５〇ｊ?￣??？?：＾＃＃＂?！：??４００?５００?６００?７００?８００?９００?０?２０?４０?６０?８０?１?００??Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?（ｎｍ）?Ｐｒｏｐａｎｅ?ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ?（％）??图１－３?（顶部）在硅基板上生长的各种厚度ＺＩＦ－８膜的照片。（下）（Ａ）暴露??于不同浓度的丙烷后在破璃基板上生长的１０周期ＺＩＦ－８膜的ＵＶ－ｖｉｓ透射光谱??（蓝色曲线表示０％，红色曲线表示１００％?）（Ｂ）相应的干涉峰（最初在６１２?ｎｍ）??相对于丙烷浓度的变化。??１．２．３?ＭＯＦ材料在吸附、分离方面的应用??取决于吸附剂和被吸附物的化学结构和组成、吸附过程中平衡的压力和温度??等，吸附材料需满足以下两点：（１）吸附剂的吸附能力；（２）吸附剂对被吸附物??的选择性。常用的吸附剂包括沸石、碳纳米管、分子筛、硅胶、硅铝酸盐等［２７－３２］。??由于其孔径和骨架可调节性，ＭＯＦ材料在气体吸附和分离方面具有巨大的潜??力。在ＭＯＦ中实现选择性气体吸附主要有两个作用：尺寸排阻（分子筛作用）和??吸附物－表面相互作用。Ｍ０Ｆ己经被结合到薄膜材料中以进行气体的吸附和分离，??Ｇｕｏ课题组报导了铜网支撑的Ｃｕ３（ＢＴＣ）２ＭＯＦ薄膜，证明了从Ｈ２／ＣＨ４、Ｈ２／Ｎ２??和Ｈ２／Ｃ０２混合物中成功分离出Ｈ２?［３３］，发现该ＭＯＦ具有比传统沸石材料高的分??离因子，对吐有特殊的选择性（图ｌ－４ａ），且该ＭＯＦ的可回收性进一步增强了


本文编号：3022549