卟啉类金属有机框架膜的制备及其应用

发布时间：2017-07-18 20:04

  本文关键词：卟啉类金属有机框架膜的制备及其应用

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【摘要】：卟啉类金属有机框架聚合物(MOFs)以其独特的、优良的性质在材料研究领域受到极大的关注,卟啉MOFs聚合物在气体存储、分子吸附、传感器等多个领域得到了广泛应用,并且在催化研究方面也得到了迅速发展,成为近几年来热门的研究课题之一。具有优异性能的MOFs被制备成膜后,在气体传感、气体膜分离、膜催化等方面体现出引入的应用前景。本论文在充分调研文献的基础上,首先以对羧基四苯基金属卟啉和2.2'-二甲基-4,4'-联吡啶为主要原料,溶剂热法得到了具有未配位的活性位点的金属卟啉MOFs聚合物(M-Por-MOFs),其是由长度为400-500 nm的立方晶体组成,且具有很好的热稳定性,且不溶于常见有机溶剂。以四对羧基苯基锰卟啉为主要原料,以具有合适位阻和反应活性的2,2'-二甲基-4,4'-联吡啶为柱撑剂,通过层层自组装的方法在石英玻璃／FTO玻璃基板上制备了一种具有催化活性位点的包含金属卟啉的金属有机框架膜材料(MnPor-MOF膜)。厚度可控的膜较好地保留了催化活性位,且多孔网状结构提高了催化活性及稳定性。通过有机染料的降解测试了其光催化活性。以MnPor-MOF膜作光催化剂,在可见光的条件下催化氧化苄胺与2-氨基苯硫酚缩合合成2-苯基苯并噻唑。乙腈为溶剂,反应温度40℃,氧气压力2 atm,2-苯基苯并噻唑的收率达到81%。考察了MnTCPPCl、MnPor-MOFs和MnPor-MOF膜不同催化剂光催化氧化苄胺的影响,发现以FTO玻璃基板为载体的MnPor-MOF膜表现出的催化效果最佳。探讨了MnPor-MOF膜催化氧化苄胺的过程并进行了重复性实验。发现MnPor-MOF膜结构稳定,性能优异,在光催化过程中不易被光解,重复性好,且回收十分方便。
【关键词】：MnPor-MOF膜 LbL法 光催化氧化 2-苯基苯并噻唑 苄胺
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O641.4;O643.36
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-26
• 1.1 金属有机框架聚合物研究进展11-13
• 1.1.1 金属有机框架聚合物简介11
• 1.1.2 金属有机框架聚合物的设计与合成11-13
• 1.2 卟啉金属有机框架聚合物的研究进展13-18
• 1.2.1 卟啉材料简介13
• 1.2.2 卟啉类金属有机框架聚合物的合成13-16
• 1.2.3 卟啉类金属有机框架聚合物的应用16-18
• 1.3 卟啉金属有机框架膜的研究进展18-25
• 1.3.1 卟啉类金属有机框架膜的合成19-24
• 1.3.2 卟啉类金属有机框架膜的应用24-25
• 1.4 选题的目的、意义及研究内容25-26
• 第2章 基于金属卟啉配体的金属有机框架聚合物的合成26-36
• 2.1 前言26
• 2.2 实验仪器与试剂26-27
• 2.2.1 主要仪器26-27
• 2.2.2 实验试剂27
• 2.3 单金属卟啉M-TCPP(M=Mn~(3+)、Fe~(3+)、Co~(2+))的合成27-30
• 2.3.1 5,10,15,20-四(4-羧基苯基)卟啉(H_2TCPP)的合成27-28
• 2.3.2 5,10,15,20-四(4-羧基苯基)金属卟啉的合成28-30
• 2.4 配体2,2'-二甲基-4,4'-联吡啶的合成30
• 2.5 基于M-TCPP(M=Mn~(3+)、Fe~(3+)、Co~(3+))的金属有机框架聚合物的合成与表征30-35
• 2.5.1 M-Por-MOFs(M=Mn~(3+)、Fe~(3+)、Co~(3+))的合成30-32
• 2.5.2 Mn-Por-MOFs聚合物的表征32-35
• 2.6 本章小结35-36
• 第3章 基于金属卟啉的自组装金属有机框架膜的制备36-43
• 3.1 前言36
• 3.2 实验仪器与试剂36-37
• 3.2.1 主要仪器36-37
• 3.2.2 实验试剂37
• 3.3 基板的修饰37-38
• 3.3.1 基板的清洗37
• 3.3.2 基板的羟基化37-38
• 3.3.3 基板的氨基化38
• 3.4 LbL法合成MnPor-MOF膜38-41
• 3.4.1 合成过程38-39
• 3.4.2 MnPor-MOF膜的表征39-41
• 3.5 稳定性测试41-42
• 3.6 本章小结42-43
• 第4章 MnPor-MOF膜光催化降解有机染料的研究43-48
• 4.1 前言43
• 4.2 实验部分43-44
• 4.2.1 实验仪器与试剂43-44
• 4.2.2 MnPor-MOF膜光催化降解有机染料亚甲基蓝44
• 4.3 实验结果与讨论44-45
• 4.3.1 MnPor-MOF膜降解亚甲基蓝的光催化活性44-45
• 4.3.2 MnPor-MOF膜的重复试验45
• 4.4 MnPor-MOF膜的光催化过程45-47
• 4.4.1 ESR测试结果与讨论46
• 4.4.2 MnPor-MOF膜光催化过程探讨46-47
• 4.5 本章小结47-48
• 第5章 MnPor-MOF膜光催化合成2-取代苯并噻唑的研究48-56
• 5.1 前言48
• 5.2 实验部分48-49
• 5.2.1 实验仪器与试剂48-49
• 5.2.2 MnPor-MOF膜光催化合成2-取代苯并噻唑49
• 5.3 2-苯基苯并噻唑合成条件的优化49-53
• 5.3.1 各因素对反应的影响49-50
• 5.3.2 溶剂对反应的影响50-51
• 5.3.3 温度对反应的影晌51-52
• 5.3.4 压力对反应的影响52
• 5.3.5 催化剂种类对反应的影响52-53
• 5.4 2-苯基苯并噻唑合成机理探讨53-54
• 5.5 催化剂重复使用实验54-55
• 5.6 本章小结55-56
• 结论56-57
• 参考文献57-63
• 附录A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文63-64
• 致谢64

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本文编号：559512