金屬有機(jī)框架模板法制備多孔功能納米材料及性能研究.pdf

1、金屬有機(jī)框架(metal-organic frameworks，MOFs)材料是由金屬或金屬簇和有機(jī)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(jī)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(chǔ)、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(jìn)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(gè)新的熱點(diǎn)。
　　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(duì)復(fù)合材料的成分、形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，探究了它們?cè)跉饷簟囯?、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(duì)MOFs轉(zhuǎn)化過程的影響。在氣敏方面，Co3O4-300具有靈敏性高、檢測(cè)限低(10 ppm)、響應(yīng)恢復(fù)時(shí)間快（10s之內(nèi)）和選擇性高等優(yōu)點(diǎn);在鋰電方面，Co3O4-300首次放電比容量可達(dá)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(duì)材料吸波性能的影響。Co/C-500具有良好的吸波性能，當(dāng)厚度為2.5mm且RL＜-10 dB時(shí)，頻帶寬度最大為5.80 GHz(8.40 GHz～14.20 GHz);加入CoO會(huì)影響樣品的吸波性能，當(dāng)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(dāng)厚度為2mm時(shí)，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(duì)產(chǎn)物成分和性質(zhì)（催化和磁性）的影響。當(dāng)Co的摻入量≥25％時(shí)，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(duì)目標(biāo)產(chǎn)物的選擇性可達(dá)～90％;當(dāng)Co摻入量≤10％時(shí)