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文檔簡介
1、金屬有機框架(metal-organic frameworks,MOFs)材料是由金屬或金屬簇和有機配體自組裝形成的具有周期性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的框架材料,通過調(diào)節(jié)金屬和有機配體的種類可以得到不同形貌、尺寸的MOFs。早期人們主要關(guān)注MOFs在氣體存儲、催化、藥物傳輸和傳感器等領(lǐng)域的應(yīng)用;將MOFs作為前驅(qū)體合成多孔碳、金屬、金屬氧化物及它們的復(fù)合物等先進功能材料,這是目前MOFs化學(xué)以及新功能材料研究領(lǐng)域一個新的熱點。
本論文以MOF
2、s為自犧牲模板,通過控制煅燒氣氛、煅燒溫度、金屬離子種類等條件,合成出形貌維持且多孔的金屬氧化物(Co3O4)、金屬/碳復(fù)合材料(Co/C)、金屬氧化物/金屬/碳復(fù)合材料(CoO/Co/C)、雙金屬氧化物(Co3O4/ZnO)和稀磁半導(dǎo)體(Zn1-xCoxO),并對復(fù)合材料的成分、形貌和結(jié)構(gòu)進行了表征,探究了它們在氣敏、鋰電、吸波、催化等領(lǐng)域的應(yīng)用。主要研究成果如下:
(1)以內(nèi)凹的Co-MOFs(ZIF-67)為前驅(qū)體,在空
3、氣中300℃下煅燒合成出具有高比表面積(120.9 m2 g-1)的多孔Co3O4內(nèi)凹納米立方塊(Co3O4-300),研究了煅燒溫度對MOFs轉(zhuǎn)化過程的影響。在氣敏方面,Co3O4-300具有靈敏性高、檢測限低(10 ppm)、響應(yīng)恢復(fù)時間快(10s之內(nèi))和選擇性高等優(yōu)點;在鋰電方面,Co3O4-300首次放電比容量可達1315 mAh·g-1,循環(huán)20圈還能維持700 mAh·g-1; Co3O4-350在90℃即可催化CO完全氧化
4、。
(2)以菱形十二面體Co-MOFs(ZIF-67)為前驅(qū)體,在惰性氣氛下煅燒合成出Co/C和CoO/Co/C多孔復(fù)合材料,并探究不同溫度和CoO加入量對材料吸波性能的影響。Co/C-500具有良好的吸波性能,當厚度為2.5mm且RL<-10 dB時,頻帶寬度最大為5.80 GHz(8.40 GHz~14.20 GHz);加入CoO會影響樣品的吸波性能,當加入CoO的濃度為0.10 mol·dm-3和煅燒溫度為500℃的條件
5、下,樣品0.10-CoO/Co/C的吸波性能最好:當厚度為2mm時,RL<-10 dB的頻帶寬度為7.10 GHz(8.50 GHz-15.6 GHz)。
(3)以菱形十二面體雙金屬Co/Zn-MOFs為前驅(qū)體,探究了兩種金屬的不同比例對產(chǎn)物成分和性質(zhì)(催化和磁性)的影響。當Co的摻入量≥25%時,煅燒前驅(qū)物可得到Co3O4/ZnO雙金屬氧化物材料,且在催化甘油羰基化過程中對目標產(chǎn)物的選擇性可達~90%;當Co摻入量≤10%時
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