NH 2 -MIL-88B（Fe）衍生Fe基催化剂的制备及其催化氧化反应性能
发布时间：2021-10-19 02:51
金属有机骨架材料（Metal-Organic Frameworks,MOFs）是由金属离子或团簇与有机配体通过配位作用自组装形成的一类新型晶态多孔材料,基于高比表面积、高孔隙率及易化学修饰等特性而受到广泛的关注。多样的拓扑结构和丰富的物化特性使MOFs材料可作为牺牲模板或前驱体,经高温热解衍生出各类多孔碳材料。MOFs衍生材料在延续母体多孔特性的同时,克服了MOFs稳定性差、易失活等问题,通过改变热解条件,可实现催化活性中心的精准调控,拓展材料的应用范围。本论文基于Fe基MOFs材料NH2-MIL-88B（Fe）组成和结构的特点,通过优化热解条件和酸处理方式,衍生出了两种高效多相催化剂,分别为氮掺杂多孔碳的磁性纳米复合物Fe/Fe3C@NC和单原子Fe催化剂Fe-N-C。采用X射线粉末衍射、N2吸脱附、X射线光电子能谱、拉曼光谱、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和球差校正透射电子显微镜等技术对催化剂进行了系统化的表征,分别在硫醚和芳烃的选择性氧化反应中考察了催化剂的催化性能。本论文的工作总结如下:（1）开发了一种具有核壳结构的氮掺杂多孔碳的磁性纳米复合材料Fe/Fe3C@NC。采用水热法...
【文章来源】：浙江师范大学浙江省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MOFs材料的组成及功能化修饰示意图[6]
第一章绪论21.2MOFs衍生材料的概述从MOFs材料出发，在不同的气氛和温度下热解能够衍生出不同的材料，如多孔碳材料、金属氧化物、复合碳材料和单原子催化剂等[8]，这些材料具有良好的稳定性，同时继承了MOFs母体的部分优异特性，具体表现在以下几个方面：（1）材料具有高比表面积。MOFs材料自身具有高的比表面积，通过改变热处理的气氛、温度及升温速率，可将这一优势得以延续。（2）材料结构具有可控性。MOFs骨架中具有高密度且分布均匀的金属节点，精准控制热解条件能使衍生材料的催化活性中心分布均匀。（3）材料种类具有多样性。MOFs材料具有易化学修饰的特点，有机配体与金属位点之间又具有多种组成形式，这为衍生材料的发展提供了诸多制备思路。此外，MOFs衍生材料制备方法简单，大部分材料经一步热处理即可制备得到，母体结构中的有机配体经热解可直接生成多孔碳模板，也可根据实际需要，在热处理前后掺杂和引入氮、磷、硫或各类金属元素，从而拓展材料的应用范围[9]。图1.2MOFs衍生的各类材料示意图[9]1.2.1MOFs衍生材料的种类在诸多的MOFs骨架结构中，目前已有ZIF系列[10]、MIL系列[11]、UiO系列[12]等衍生的材料被相继报道，MOFs材料种类、热处理温度及气氛的不同为材料的制备提供了多种可能性。
31.2.1.1MOFs衍生多孔碳材料多孔碳材料具有巨大的比表面积、良好的化学稳定性和导电性，在气体吸附分离、催化、电化学等方面具有广泛的应用，同时也充当着许多催化剂的重要载体。通常，多孔碳材料可采用直接碳化或者物理、化学活化有机前驱体的方法制得，但这类方法制备得到的材料多为无序结构且孔径分布不均，极大程度地限制了它们的应用范围[13-15]。MOFs衍生的多孔碳可由MOFs材料直接碳化或者将MOFs与外来有机碳源（如糠醇、乙二胺和酚醛树脂等）混合热解制得，材料具有有序的周期结构、性能可调控等特点[16-18]。图1.3MOFs衍生多孔碳材料的制备方法示意图[17]2008年，徐强课题组[19]首次以MOF-5为牺牲模板，引入糠醇作为外加碳源，经1000°C热解得到了比表面积高达2872m2/g的多孔碳材料，其在电化学和气体吸附方面表现出优异的性能，MOFs衍生的多孔碳材料由此兴起。2012年，Yamauchi等人[20]将铝基多孔配位聚合物（Al-PCP）在惰性气氛下直接碳化，经800°C煅烧得到的PCP-800具有5500m2/g的超高比表面积和4.3cm3/g的较大孔体积，且样品保持了前体的原始纤维形状，对芳烃类化合物表现出优异的选择性吸附能力。对于骨架中含有氮元素的沸石咪唑酯骨架结构材料（ZIFs），在一定程度上能够优化衍生多孔碳材料的性能，Chaikittisilp等人[10]以ZIF-8为前体，经直接碳化制得的氮掺杂多孔碳材料是性能优异的超级电容器电极，具有良好的稳定性，且研究表明热处理温度对所得碳材料的比表面积和孔体积大小有着十分重要的影响。由MOFs衍生的多孔碳为材料的发展提供了多种可能，近年来，越来越多的MOFs材料如MOF-74[21]、ZIF-67[22]等，也被证实是具有良好发展前景的牺牲模板或前驱体。1.2.1.2MOFs衍生金属氧化物金属氧化物因独特的物化性质，在能源、?
【参考文献】：
期刊论文
[1]Single-atom catalyst: a rising star for green synthesis of fine chemicals[J]. Leilei Zhang,Yujing Ren,Wengang Liu,Aiqin Wang,Tao Zhang. National Science Review. 2018(05)
[2]铁修饰的中空介孔碳球用于乙苯催化氧化（英文）[J]. 杜娟,张丽丽,张艺馨,于奕峰,高勇军,陈爱兵. Science China Materials. 2017(12)
[3]Synthesis and applications of MOF-derived porous nanostructures[J]. Min Hui Yap,Kam Loon Fow,George Zheng Chen. Green Energy & Environment. 2017(03)
[4]金属有机骨架衍生Ni基材料催化烷烃选择氧化（英文）[J]. 周颖,隆继兰,李映伟. 催化学报. 2016(06)
本文编号：3444008
【文章来源】：浙江师范大学浙江省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MOFs材料的组成及功能化修饰示意图[6]
第一章绪论21.2MOFs衍生材料的概述从MOFs材料出发，在不同的气氛和温度下热解能够衍生出不同的材料，如多孔碳材料、金属氧化物、复合碳材料和单原子催化剂等[8]，这些材料具有良好的稳定性，同时继承了MOFs母体的部分优异特性，具体表现在以下几个方面：（1）材料具有高比表面积。MOFs材料自身具有高的比表面积，通过改变热处理的气氛、温度及升温速率，可将这一优势得以延续。（2）材料结构具有可控性。MOFs骨架中具有高密度且分布均匀的金属节点，精准控制热解条件能使衍生材料的催化活性中心分布均匀。（3）材料种类具有多样性。MOFs材料具有易化学修饰的特点，有机配体与金属位点之间又具有多种组成形式，这为衍生材料的发展提供了诸多制备思路。此外，MOFs衍生材料制备方法简单，大部分材料经一步热处理即可制备得到，母体结构中的有机配体经热解可直接生成多孔碳模板，也可根据实际需要，在热处理前后掺杂和引入氮、磷、硫或各类金属元素，从而拓展材料的应用范围[9]。图1.2MOFs衍生的各类材料示意图[9]1.2.1MOFs衍生材料的种类在诸多的MOFs骨架结构中，目前已有ZIF系列[10]、MIL系列[11]、UiO系列[12]等衍生的材料被相继报道，MOFs材料种类、热处理温度及气氛的不同为材料的制备提供了多种可能性。
31.2.1.1MOFs衍生多孔碳材料多孔碳材料具有巨大的比表面积、良好的化学稳定性和导电性，在气体吸附分离、催化、电化学等方面具有广泛的应用，同时也充当着许多催化剂的重要载体。通常，多孔碳材料可采用直接碳化或者物理、化学活化有机前驱体的方法制得，但这类方法制备得到的材料多为无序结构且孔径分布不均，极大程度地限制了它们的应用范围[13-15]。MOFs衍生的多孔碳可由MOFs材料直接碳化或者将MOFs与外来有机碳源（如糠醇、乙二胺和酚醛树脂等）混合热解制得，材料具有有序的周期结构、性能可调控等特点[16-18]。图1.3MOFs衍生多孔碳材料的制备方法示意图[17]2008年，徐强课题组[19]首次以MOF-5为牺牲模板，引入糠醇作为外加碳源，经1000°C热解得到了比表面积高达2872m2/g的多孔碳材料，其在电化学和气体吸附方面表现出优异的性能，MOFs衍生的多孔碳材料由此兴起。2012年，Yamauchi等人[20]将铝基多孔配位聚合物（Al-PCP）在惰性气氛下直接碳化，经800°C煅烧得到的PCP-800具有5500m2/g的超高比表面积和4.3cm3/g的较大孔体积，且样品保持了前体的原始纤维形状，对芳烃类化合物表现出优异的选择性吸附能力。对于骨架中含有氮元素的沸石咪唑酯骨架结构材料（ZIFs），在一定程度上能够优化衍生多孔碳材料的性能，Chaikittisilp等人[10]以ZIF-8为前体，经直接碳化制得的氮掺杂多孔碳材料是性能优异的超级电容器电极，具有良好的稳定性，且研究表明热处理温度对所得碳材料的比表面积和孔体积大小有着十分重要的影响。由MOFs衍生的多孔碳为材料的发展提供了多种可能，近年来，越来越多的MOFs材料如MOF-74[21]、ZIF-67[22]等，也被证实是具有良好发展前景的牺牲模板或前驱体。1.2.1.2MOFs衍生金属氧化物金属氧化物因独特的物化性质，在能源、?
【参考文献】：
期刊论文
[1]Single-atom catalyst: a rising star for green synthesis of fine chemicals[J]. Leilei Zhang,Yujing Ren,Wengang Liu,Aiqin Wang,Tao Zhang. National Science Review. 2018(05)
[2]铁修饰的中空介孔碳球用于乙苯催化氧化（英文）[J]. 杜娟,张丽丽,张艺馨,于奕峰,高勇军,陈爱兵. Science China Materials. 2017(12)
[3]Synthesis and applications of MOF-derived porous nanostructures[J]. Min Hui Yap,Kam Loon Fow,George Zheng Chen. Green Energy & Environment. 2017(03)
[4]金属有机骨架衍生Ni基材料催化烷烃选择氧化（英文）[J]. 周颖,隆继兰,李映伟. 催化学报. 2016(06)
本文编号：3444008
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxue/3444008.html
教材专著
