納米尺度金屬-有機(jī)骨架材料的快速制備及其催化性質(zhì)研究.pdf

1、金屬-有機(jī)骨架材料(MOFs)作為一種新型的多功能多孔材料，因?yàn)榫哂歇?dú)特的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、易于設(shè)計(jì)組裝、功能可修飾等特點(diǎn)，在氣體儲(chǔ)存、選擇性分離、磁性材料、異相催化、光學(xué)性質(zhì)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。對(duì)于金屬-有機(jī)骨架納米材料的研究，其熱點(diǎn)之一是專注于尋找更加高效、快速、簡(jiǎn)單的合成制備方法，同時(shí)圍繞著MOFs納米材料的應(yīng)用開展研究工作也是化學(xué)工作者們廣泛關(guān)注的領(lǐng)域。
　　 通常金屬-有機(jī)骨架納米材料的合成方法主要有低壓蒸汽法或溶劑擴(kuò)散

2、法、水熱(溶劑熱)法等等，本文主要討論了利用超聲輻射法、微波加熱法等方法快速制備金屬-有機(jī)骨架材料，具有簡(jiǎn)便易行和環(huán)境友好等特點(diǎn)。將金屬-有機(jī)骨架納米材料應(yīng)用于有機(jī)物的催化氧化和工業(yè)有機(jī)污染物的催化降解，具有催化氧化選擇性高、催化降解較為徹底、循環(huán)利用率好等特點(diǎn)。本論文的主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　 (1)常溫常壓下，以硝酸銅和異煙酸為原料，采用超聲輔助合成方法，合成了具有一維結(jié)構(gòu)的金屬-有機(jī)骨架Cu(INA)2·4H2O(1)納米

3、晶和具有三維結(jié)構(gòu)的金屬-有機(jī)骨架[Cu(INA)2·H2O]·2H2O(2)納米晶，反應(yīng)時(shí)間短，產(chǎn)品收率高。分別用紅外光譜(FT-IR)，元素分析和粉末X射線-衍射(XRD)對(duì)在不同條件下獲得的產(chǎn)物進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征。由透射電鏡(TEM)照片顯示，在超聲條件下，通過(guò)控制超聲時(shí)間，可實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬-有機(jī)骨架納米晶尺寸和形貌的有效調(diào)控。同時(shí)，分別考察了化合物1在HAc-NaAc緩沖溶液體系中，催化降解羅丹明B(以過(guò)氧化氫為氧化劑)；化合物2在乙腈-H

4、2O混合溶液體系中，選擇性催化氧化苯甲醇為苯甲醛(分子氧作為催化劑)。研究了不同的反應(yīng)溫度、溶液PH值、催化劑量、雙氧水量以及空氣流量對(duì)催化效率的影響，初步探討了催化反應(yīng)的機(jī)理。
　　 (2)以醋酸鈷和異煙酸為原料，在超聲的條件下，合成了具有一維結(jié)構(gòu)的金屬-有機(jī)骨架材料[Co(INA)2(H2O)4](3)。產(chǎn)物分別用FT-IR和XRD進(jìn)行表征。由掃描電鏡(SEM)照片顯示，通過(guò)控制超聲反應(yīng)時(shí)間，能夠改變骨架材料的尺寸和形貌。同

5、時(shí)，以化合物3作為催化劑，對(duì)羅丹明B(RhB)進(jìn)行催化降解，并與二氧化鈦?zhàn)鳛榇呋瘎┐呋到釸hB的性能進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果顯示本骨架材料具有良好的催化性能。
　　 (3)以鋅片和均苯三甲酸為原料，采用微波加熱法，原位合成具有三維結(jié)構(gòu)的金屬-有機(jī)骨架材料[Zn3(BTC)2(H2O)2]·2H2O(4)薄膜。微波加熱反應(yīng)時(shí)間短，反應(yīng)條件溫和，是一種快速簡(jiǎn)便高效的合成方法。分別用紅外光譜(FT-IR)，元素分析和粉末X射線-衍射(XRD