MOF-5金属有机骨架材料的控制合成及其金属离子的交换

发布时间：2022-01-22 23:27

　　金属有机框架（Meta1-organic framework,MOF）材料是由金属离子或者金属离子簇与有机配体通过配位作用自组装而形成的具有周期性结构的三维网状的多孔聚合物。这种多孔聚合物具有高的比表面积、可调控的结构和孔尺寸、高的热稳定性以及化学稳定性等等优良特性。MOFs材料的这种结构可塑、孔隙率高的这些特点给材料的应用前景提供了物质前提。所以它们在分离、催化、气体吸附与分离、药物缓释、传感等方面有着良好的应用前景。一直以来,虽然大家的关注点在探索良好的应用上,但是近年来持续增长的对MOFs材料的形态控制仍然是一个不容忽视的话题,并且已经有了很多关于这方面的工作研究。MOF-5是众多材料中的一种经典的晶体材料,也是人们一直致力于研究的一种晶体材料。虽然早前的报道有对MOF-5晶体的形貌以及尺寸有所调控,但是从实验结果来看晶体的尺寸均匀度以及规整度都不是特别好,控制条件摸索的并不是特别成熟。在这里,我们将阐述一种利用不同的辅助剂以及调控反应条件来的到不同形貌的MOF-5晶体材料。在此基础上,我们又对其中一种具有片状形貌的IRMOF-1晶体进行了金属的置换,表明了 MOF-5晶体材料进... 

【文章来源】：苏州大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图I-Z无机二级单元(A)和有机配体(b)

．．．前面已经提到，溶剂热热法是最常见的合成晶体材料的方法。它的优点主要??是操作比较简单，对仪器要求不高，成本低。缺点就是不能精确地控制实验的反??应条件，受外界的影响是很大的。比如说用水热法来合成Ｍ０Ｆ－５晶体材料，当??空气中的水分太大的时候，由于反应容器（烧瓶）无法完全做到密封的状态，十分??很容易进入反应容器中，从而影响晶体的成核以及生长过程，这样也是导致实验??结果重复性比较差的一个原因。??溶剂热法来制备样品，一般采用的温度是在５０°Ｃ－２５０°Ｃ之间。超过溶剂沸点??的反应，一般是采用反应釜来作为反应容器，或者是用三口烧瓶外加回流装置来??进行反应。一般的水热反应采用的温度是１２０°Ｃ。除了温度，用水热法来合成样??品还需要注意的是添加剂的种类、添加顺序。添加剂的种类在一定程度决定了样??品的形貌。添加顺序也是很重要的，比如说在合成具有高结晶性的ＵｉＯ－６６的过??程中（如图１－３所示），必须是先将添加剂三乙胺与有机配体对苯二甲酸置于一??起进行配体的去质子化一段时间，然后才能进行反应。??

Ｍ０Ｆ－５金属有机骨架材料的控制合成及其金属离子的交换??１．２．１．２用电化学的方法来合成晶体材料??电化学的方法（如图１－４所示）也经常来合成单晶或者层状薄膜。电化学法??主要有阳极溶解法［６］、还原去质子化法［７］、锚链接法［８］、电泳沉积法［９］等等。??这些方法的优点是可以有效的缩短反应的时间。有的反应要很长时间（几天甚至??几个星期）才能反应完全，但是在电压的作用下会加快这种过程；除此之外，这??种方法可以比较精准的控制膜层的厚度，反应条件温和，达到量化这一目标。??ｐＨ?１?１??菩分背?：??？?儀ｄ：：??Ｉ?－?＾?Ｉ?．．?．??％，?：ｔ％??？?ｃ；?？?１１??；?—二??…．??图１－４用电化学的方法来合成ＭＯＦ晶体??Ｌｉ课题组通过电化学的方法在室温下仅用１５分钟就成功地合成了?ＭＯＦ－５晶??体材料，如图１－５所示。图中所示的是以阴极产生碱的这种新方法在导电电极上??直接生长ＭＯＦｓ晶体，这种方法可以再数分钟之内实现目标材料的制备［１０－１１］。??这种快速和温和的合成ＭＯＦｓ方法是适合直接表面功能化和可能影响需要保形涂??层的应用，如气体分离膜等。??４??


本文编号：3603114