金属有机骨架材料的催化应用研究

发布时间：2018-03-18 07:03

  本文选题：金属有机骨架　切入点：合成后修饰　出处：《北京科技大学》2017年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：金属有机骨架材料(Metal Organic Frameworks, MOFs)由于具有大的比表面积、高的孔隙率、可功能化修饰以及金属离子高度分散等特点,在气体吸附、药物输送、分子反应器、催化等领域具有广泛的应用前景。然而,制备高催化活性的MOFs催化材料,拓展其催化应用体系,是目前催化领域中的难点和热点。本论文一方面以MOFs为载体通过合成后修饰负载配位化合物,或者直接负载金属纳米颗粒,制备负载型催化剂；另一方面将MOFs作为催化剂直接应用于催化反应。通过探索催化剂结构与性能之间的构效关系,为MOFs的实际应用提供了理论依据,拓展了MOFs在催化领域的应用范围。本论文主要的研究内容如下：(1)对UiO-66(NH2)进行合成后修饰,并进一步与Mo(VI)系催化剂进行配位,制备出Mo(VⅥ)系Zr-MOF负载型催化剂,实现了均相Mo(VⅥ)系催化剂的非均相化,解决了均相催化剂回收难和无法循环使用的问题。UiO-66(NH2)具有优异的结构稳定性,在合成后修饰和负载配位Mo(VⅥ)系催化剂过程中,其孔道结构可以稳定存在,Mo(VⅥ)系活性中心在Zr-MOF上可实现高度均匀分散。在催化烯烃环氧化反应中,Zr-MOF的均一的孔道保证了底物与Mo(VI)系活性中心的充分接触,促进了烯烃的高效转化。(2)通过MOF氨基的吸附作用保证了金离子在MOF的内外表面均匀分散,将金纳米颗粒高度分散于UiO-66(NH2),制备了Au@UiO-66(NH2)催化剂,同时,通过MOF纳米孔道的限制作用,阻止了纳米尺寸的金属颗粒在催化反应过程中的团聚。所得催化剂在NaBG4还原4-硝基苯酚反应和醇的有氧氧化反应中均表现出优异的催化活性,循环性优异。该简易的合成方法开辟了在温和条件下制备MOFs负载纳米金属颗粒的替代路线。(3)将简单易得的MOF(Fe-MIL-101)直接应用于催化缩醛、Paal-Knorr及四组分偶联等催化反应。在Fe-MIL-101结构中,高度分散的不饱和配位三价铁离子作为催化活性中心参与催化反应,同时合适的孔径有利于底物分子自由进出,快速实现底物分子的靠近以及产物分子的脱离,促进铁离子活性中心的高效催化。Fe-MIL-101稳定性好,经过多次循环后仍能保持稳定的催化活性。
[Abstract]:Due to its large specific surface area, high porosity, functionalized modification and highly dispersed metal ions, metal-organic skeleton materials such as metal Organic frameworks (MOFs) are widely used in gas adsorption, drug transportation, molecular reactor, etc. However, the preparation of high catalytic activity MOFs catalytic materials and the expansion of their catalytic applications, On the one hand, MOFs is used as the carrier to prepare supported catalysts by synthesizing post-modified supported coordination compounds or directly supported metal nanoparticles. On the other hand, MOFs is directly used as catalyst for catalytic reaction. By exploring the structure-activity relationship between catalyst structure and performance, it provides a theoretical basis for the practical application of MOFs. The main research contents of this thesis are as follows: (1) after modification of UiO-66NH _ 2) and further coordination with Mo-VI system, the Zr-MOF supported catalyst based on Mo(V 鈪，

本文编号：1628488