金属有机薄层材料用于电催化氧还原产双氧水的反应和机理研究
发布时间：2021-03-03 06:11
过氧化氢（H2O2）被认为是最绿色的氧化剂之一,因此广泛应用于工业和生活中。H2O2目前主要通过蒽醌氧化过程生产。然而,由于H2O2运输、储存和处理的危险性,开发新的过程以实现H2O2的分布式按需生产一直是研究者的目标。通过氧还原反应（Oxygen Reduction Reaction,ORR）,电化学生产H2O2具有低能耗和低成本的优势,引起了广泛的兴趣。金属有机框架（Metal-Organic Frameworks,MOFs）是一类通过金属离子（或金属簇）与有机配体配位,直接自组装而成的有机-无机杂化材料。具有单层厚度的金属有机单层（Metal-Organic Layers,MOLs）是一种类似网状的薄膜,可用于电极表面修饰。MOLs由有机配体和金属节点构成,具有丰富的化学可调控性。MOLs可以与金属水合物通过特定的次级相互作用组装,有效抑制防止水合金属离子的聚集。另一方面,由于MOLs的超薄特性,金属原子/离子仍然可以通过MOLs的网格到达电极表面。首先,本文介绍了一种可修饰玻碳电极的MOL,它是由1,3,5-三（4-羧基苯基）苯（H3BTB）配体和 H6（μ3-O）4（μ3-O...
【文章来源】：厦门大学福建省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?ａ）和ｂ）是［Ｃｕ２Ｂｒ（ＩＮ）２］ｎ纳米片的结构［２７１；?ｃ）是对应丨Ｃｕ２Ｂｒ（ＩＮ）２ｌ？??纳米片的ＡＦＭ像，插图是对应的高度图；ｄ）和ｅ）是ＭＯＦ－２薄片的合成策略??和对应的ＴＥＭ图像丨２８１；?ｆ）和ｇ）为ＵｉＯ－６７合成纳米片的合成策略和对应??ＵｉＯ－６７纳米片的ＴＥＭ图像１２９丨??
上述方法得到的超薄ＭＯＦ纳米片比原本的ＭＯＦ材料在多相光催化反应中可以??更高效率地产生单线态氧，具有更好的多相光催化性能。这种方法为合成各种具??有理想结构和性能的超薄二维金属有机纳米薄片，提供新的合成策略。如图１．２??所示。??ｆ．?ｉ?Ｉ?ｂｒｅａｋａｇｅ?％?＼?％?＾??Ｌａｙｅｒｅｄ?ＭＯＦ?Ｃｒｙｓｔａｌｓ?Ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｅｄ?ＭＯＦ?Ｃｒｙｓｔａｌｓ?２０?ＮＩＯＦ?Ｎａｎｏｓｈｅｅｔｓ??图１．２超薄二维层状ＭＯＦ纳米片插层／剥离制备的示意图丨３０】??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｏｖｅｒａｌｌ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ?ｔｏ?ｐｒｏｄｕｃｅ??２Ｄ?ＭＯＦ?ｎａｎｏｓｈｅｅｔｓ?ｖｉａ?ａｎ?ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ?ａｎｄ?ｃｈｅｍｉｃａｌ?ｅｘｆｏｌｉａｔｉｏｎ?ａｐｐｒｏａｃｈ．?１３０１??Ｃｏｐｙｒｉｇｈｔ?２０１７，?Ａｍｅｒｉｃａｎ?Ｃｈｅｍｉｃａｌ?Ｓｏｃｉｅｔｙ．??除了上述所介绍的自上而下的合成方法，还可采用自下而上的方法直接从金??属离子和配体合成二维ＭＯＦ纳米片［３１】。自下而上直接合成法需对沿垂直方向的??生长进行限制，而沿横向方向的生长不受影响。这种直接合成２Ｄ?ＭＯＦ纳米片的??关键问题是选择地控制ＭＯＦ晶体的生长方向。研究者利用不同的技术手段来控??？?＊??制晶体的生长。第一种手段是利用液体／液体或液体／空气界面限制纳米材料生长，??即界面合成。这种方法中，反应发生在溶剂界面上，保证了对ＭＯＦ成核和
具有超薄结构的２Ｄ?ＭＯＬ的活性位点在催化反应中更容易与底物??接触。另一方面，ＭＯＬ仍然继承了?ＭＯＦ催化剂的多相本质、有序结构和分子可??调等特点［４（），４１］，提供了一个全新的二维分子材料平台。如图１．６所示，将１，３，５－??三（４－羧基苯）苯甲酸（ＢＴＢ）配体和４－苯甲酸－２，２，２－三联吡啶－５，５－二羧酸（ＴＰＹ）??配体掺杂合成的ＭＯＬ后修饰Ｆｅ２＋可以催化苯乙烯的硅氢化反应［３７］。??（３）?（ｂ）?２．０?ｎｎ．?掺杂活性配体??＼?Ｉ?／?．?ｓ。＇ｗ??（Ｃ）＾?（ｄ）?＼?＾??ｒ？ＱＴ??图?１．６?ａ）黄色箭头表示?ＭＯＬｓ?中的［Ｈｆ６〇４（〇Ｈ）４（ＨＣ〇２）６（ｃａｒｂｏｘｙｌａｔｅ）６ｌ?ＳＢＵ??的连接位；灰色箭头表示ＢＴＢ配体的连接位；ｂ）由６个连接的ＳＢＵｓ和３个??连接的?ＢＴＢ?配体组成的?２Ｄ?ｋｇｄ?晶格；ｃ）?Ｈｆ６０４（０ＨＭＨＣ０２）６（ＢＴＢ）３?ＭＯＬｓ?的??ＴＥＭ图；ｄ）带有ｋｇｄ拓扑结构的折页的示意图丨３７】。??Ｆｉｇｕｒｅ?１．６?ａ＞?Ｔｈｅ?［Ｈｆ６〇４（ＯＨ）４（ＨＣ〇２）６（ｃａｒｂｏｘｙｌａｔｅ）６ｌ?ＳＢＵ?ｉｎ?ＭＯＬｓ?ｗｉｔｈ?ｔｈｅ??ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ?ｉｎｄｉｃａｔｅｄ?ｂｙ?ｇｏｌｄｅｎ?ａｒｒｏｗｓ；?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ＢＴＢ?ｌｉｇａｎｄ?ｗｉｔｈ?ｔｈｅ??ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ?ｉｎｄｉｃａｔｅｄ?ｂｙ?ｌｉｇｈｔ?ｂｌｕｅ?ａｒｒｏｗｓ
【参考文献】：
期刊论文
[1]低温固相反应法制备碱式碳酸锆[J]. 邱才华,罗方承,黄可龙. 有色金属科学与工程. 2013(01)
本文编号：3060767
【文章来源】：厦门大学福建省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?ａ）和ｂ）是［Ｃｕ２Ｂｒ（ＩＮ）２］ｎ纳米片的结构［２７１；?ｃ）是对应丨Ｃｕ２Ｂｒ（ＩＮ）２ｌ？??纳米片的ＡＦＭ像，插图是对应的高度图；ｄ）和ｅ）是ＭＯＦ－２薄片的合成策略??和对应的ＴＥＭ图像丨２８１；?ｆ）和ｇ）为ＵｉＯ－６７合成纳米片的合成策略和对应??ＵｉＯ－６７纳米片的ＴＥＭ图像１２９丨??
上述方法得到的超薄ＭＯＦ纳米片比原本的ＭＯＦ材料在多相光催化反应中可以??更高效率地产生单线态氧，具有更好的多相光催化性能。这种方法为合成各种具??有理想结构和性能的超薄二维金属有机纳米薄片，提供新的合成策略。如图１．２??所示。??ｆ．?ｉ?Ｉ?ｂｒｅａｋａｇｅ?％?＼?％?＾??Ｌａｙｅｒｅｄ?ＭＯＦ?Ｃｒｙｓｔａｌｓ?Ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｅｄ?ＭＯＦ?Ｃｒｙｓｔａｌｓ?２０?ＮＩＯＦ?Ｎａｎｏｓｈｅｅｔｓ??图１．２超薄二维层状ＭＯＦ纳米片插层／剥离制备的示意图丨３０】??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｏｖｅｒａｌｌ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ?ｔｏ?ｐｒｏｄｕｃｅ??２Ｄ?ＭＯＦ?ｎａｎｏｓｈｅｅｔｓ?ｖｉａ?ａｎ?ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ?ａｎｄ?ｃｈｅｍｉｃａｌ?ｅｘｆｏｌｉａｔｉｏｎ?ａｐｐｒｏａｃｈ．?１３０１??Ｃｏｐｙｒｉｇｈｔ?２０１７，?Ａｍｅｒｉｃａｎ?Ｃｈｅｍｉｃａｌ?Ｓｏｃｉｅｔｙ．??除了上述所介绍的自上而下的合成方法，还可采用自下而上的方法直接从金??属离子和配体合成二维ＭＯＦ纳米片［３１】。自下而上直接合成法需对沿垂直方向的??生长进行限制，而沿横向方向的生长不受影响。这种直接合成２Ｄ?ＭＯＦ纳米片的??关键问题是选择地控制ＭＯＦ晶体的生长方向。研究者利用不同的技术手段来控??？?＊??制晶体的生长。第一种手段是利用液体／液体或液体／空气界面限制纳米材料生长，??即界面合成。这种方法中，反应发生在溶剂界面上，保证了对ＭＯＦ成核和
具有超薄结构的２Ｄ?ＭＯＬ的活性位点在催化反应中更容易与底物??接触。另一方面，ＭＯＬ仍然继承了?ＭＯＦ催化剂的多相本质、有序结构和分子可??调等特点［４（），４１］，提供了一个全新的二维分子材料平台。如图１．６所示，将１，３，５－??三（４－羧基苯）苯甲酸（ＢＴＢ）配体和４－苯甲酸－２，２，２－三联吡啶－５，５－二羧酸（ＴＰＹ）??配体掺杂合成的ＭＯＬ后修饰Ｆｅ２＋可以催化苯乙烯的硅氢化反应［３７］。??（３）?（ｂ）?２．０?ｎｎ．?掺杂活性配体??＼?Ｉ?／?．?ｓ。＇ｗ??（Ｃ）＾?（ｄ）?＼?＾??ｒ？ＱＴ??图?１．６?ａ）黄色箭头表示?ＭＯＬｓ?中的［Ｈｆ６〇４（〇Ｈ）４（ＨＣ〇２）６（ｃａｒｂｏｘｙｌａｔｅ）６ｌ?ＳＢＵ??的连接位；灰色箭头表示ＢＴＢ配体的连接位；ｂ）由６个连接的ＳＢＵｓ和３个??连接的?ＢＴＢ?配体组成的?２Ｄ?ｋｇｄ?晶格；ｃ）?Ｈｆ６０４（０ＨＭＨＣ０２）６（ＢＴＢ）３?ＭＯＬｓ?的??ＴＥＭ图；ｄ）带有ｋｇｄ拓扑结构的折页的示意图丨３７】。??Ｆｉｇｕｒｅ?１．６?ａ＞?Ｔｈｅ?［Ｈｆ６〇４（ＯＨ）４（ＨＣ〇２）６（ｃａｒｂｏｘｙｌａｔｅ）６ｌ?ＳＢＵ?ｉｎ?ＭＯＬｓ?ｗｉｔｈ?ｔｈｅ??ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ?ｉｎｄｉｃａｔｅｄ?ｂｙ?ｇｏｌｄｅｎ?ａｒｒｏｗｓ；?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ＢＴＢ?ｌｉｇａｎｄ?ｗｉｔｈ?ｔｈｅ??ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ?ｉｎｄｉｃａｔｅｄ?ｂｙ?ｌｉｇｈｔ?ｂｌｕｅ?ａｒｒｏｗｓ
【参考文献】：
期刊论文
[1]低温固相反应法制备碱式碳酸锆[J]. 邱才华,罗方承,黄可龙. 有色金属科学与工程. 2013(01)
本文编号：3060767
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