納米尺度金屬-有機骨架材料的快速制備及其催化性質(zhì)研究.pdf

1、金屬-有機骨架材料(MOFs)作為一種新型的多功能多孔材料，因為具有獨特的拓撲結構、易于設計組裝、功能可修飾等特點，在氣體儲存、選擇性分離、磁性材料、異相催化、光學性質(zhì)等領域具有廣泛的應用前景。對于金屬-有機骨架納米材料的研究，其熱點之一是專注于尋找更加高效、快速、簡單的合成制備方法，同時圍繞著MOFs納米材料的應用開展研究工作也是化學工作者們廣泛關注的領域。
　　 通常金屬-有機骨架納米材料的合成方法主要有低壓蒸汽法或溶劑擴散

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-有機骨架材料，具有簡便易行和環(huán)境友好等特點。將金屬-有機骨架納米材料應用于有機物的催化氧化和工業(yè)有機污染物的催化降解，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。本論文的主要研究內(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，合成了具有一維結構的金屬-有機骨架Cu(INA)2·4H2O(1)納米

3、晶和具有三維結構的金屬-有機骨架[Cu(INA)2·H2O]·2H2O(2)納米晶，反應時間短，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)對在不同條件下獲得的產(chǎn)物進行結構表征。由透射電鏡(TEM)照片顯示，在超聲條件下，通過控制超聲時間，可實現(xiàn)對金屬-有機骨架納米晶尺寸和形貌的有效調(diào)控。同時，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)。研究了不同的反應溫度、溶液PH值、催化劑量、雙氧水量以及空氣流量對催化效率的影響，初步探討了催化反應的機理。
　　 (2)以醋酸鈷和異煙酸為原料，在超聲的條件下，合成了具有一維結構的金屬-有機骨架材料[Co(INA)2(H2O)4](3)。產(chǎn)物分別用FT-IR和XRD進行表征。由掃描電鏡(SEM)照片顯示，通過控制超聲反應時間，能夠改變骨架材料的尺寸和形貌。同

5、時，以化合物3作為催化劑，對羅丹明B(RhB)進行催化降解，并與二氧化鈦作為催化劑催化降解RhB的性能進行了對比。結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構的金屬-有機骨架材料[Zn3(BTC)2(H2O)2]·2H2O(4)薄膜。微波加熱反應時間短，反應條件溫和，是一種快速簡便高效的合成方法。分別用紅外光譜(FT-IR)，元素分析和粉末X射線-衍射(XRD