UiO-66-NH_2的制备及其光催化降解亚甲基蓝的性能研究

近年来,随着工业的发展,含染料的废水对环境造成了十分严重的影响,并对人类的健康产生巨大威胁。金属-有机骨架材料(MOFs)由于其在催化和分离等方面的广泛应用而得到迅速地发展。研究表明,MOFs材料在光催化降解有机污染物方面具有非常好的前景。本文以四氯化锆为金属中心,2-氨基对苯二甲酸为配体,对氨基苯甲酸为调节剂,采用水热法制备了不同形貌的UiO-66-NH_2。通过扫描电镜观察调节剂用量对UiO-66-NH_2形貌的影响,并以亚甲基蓝(MB)水溶液为底物评价了UiO-66-NH_2对MB的吸附及光催化降解性能的影响。结果表明,随着调节剂用量的增加,UiO-66-NH_2的粒径逐渐变大,形貌逐渐变为正八面体形状,通过光催化降解实验发现,随着调节剂用量的增加,UiO-66-NH_2对MB的吸附与降解性能逐渐提高,吸附量达100mg/g,降解率可达47%,与纯UiO-66-NH_2相比,吸附量提高了1.18倍,降解率提高了1.41倍。     

核壳结构Fe_3O_4@UiO-66-NH_2磁性纳米复合材料的合成及其催化Knoevenagel缩合反应性能（英文）

金属有机骨架(MOF)材料是由过渡金属离子与有机配体通过配位键连接构成的高度有序的超分子化合物.这类材料比表面积大,孔隙率高,热稳定性好,而且具有规整可调控的孔结构、易于功能化的骨架金属离子和有机配体,在多相催化领域具有潜在应用前景.将纳米尺寸的MOF材料等多孔材料作为催化剂,可以提高反应传质效率,从而提高催化反应活性,但纳米MOF催化剂的分离和回收困难.将磁性纳米粒子和MOF材料组装成核壳结构的磁性MOF材料,不仅可简化催化剂的分离回收,而且通过控制壳层材料的厚度可以实现催化剂的高活性和高选择性.我们曾将磁核Fe_3O_4纳米粒子交替放入含有一种MOF材料前体的DMF溶液中,采用层层组装法制备了磁性Fe_3O_4@UiO-66-NH_2纳米复合材料.经过十步组装后的材料的透射电镜(TEM)结果证实为核壳结构.但未出现明显的UiO-66-NH_2的X射线衍射(XRD)特征峰,说明壳层材料UiO-66-NH_2的结晶度较低;同时由于其孔结构的破坏或堵塞,在反应中出现明显失活.本文进一步改进自组装方法制备了核壳结构的磁性Fe_3O_4@UiO-66-NH_2纳米复合材料,用XRD、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、TEM、扫描电镜(SEM)和氮气吸附等方法对材料的组成和结构进行了表征,并考察了其在Knoevenagel缩合反应中的催化性能.结果表明,所制材料是以Fe_3O_4为核,以UiO-66-NH_2为壳的核-壳结构材料.经三次组装后出现了一系列UiO-66-NH_2的XRD特征峰,说明采用新方法制备的复合材料中壳层材料UiO-66-NH_2结晶度高,晶体结构规整.N_2吸附-脱附结果表明,材料具有较高的比表面积和孔容.该复合材料在Knoevenagel缩合反应中表现出与纳米UiO-66-NH_2相当或更好的催化活性和选择性,而且因壳层材料的孔道限阈效应而对底物表现出尺寸选择性.由于材料结晶度和晶体结构规整度的提高,催化剂稳定性更好,通过简单磁性分离即可分离和回收催化剂,循环使用4次而未出现明显失活.相对于本课题组之前报道的Fe_3O_4@CuBTC-NH_2,Fe_3O_4@IRMOF-3和Fe_3O_4@UiO-66-NH_2材料,本文所制的Fe_3O_4@UiO-66-NH_2是一类结构更加稳定的高效固体碱催化剂.     

N-K_2Ti_4O_9/UiO-66-NH_2复合材料的协同效应及其光催化降解阳离子型染料（英文）

半导体光催化剂作为一种可再生和可持续降解有机污染物的材料被广泛研究.K_2Ti_4O_9由于无毒、低成本、稳定的物理化学性质和独特的光电性能被应用于光催化反应.但是,K_2Ti_4O_9只能被紫外光所激发(因为其带隙能为3.2–3.4 e V),所以大量工作致力于研究如何降低其带隙能,从而使其可以被太阳光中的可见光激发,扩大其应用范围.其中N元素掺杂K_2Ti_4O_9(N-K_2Ti_4O_9)是最常见的方法之一.单纯的N-K_2Ti_4O_9虽然具有光催化能力,但其吸附容量太小,不能有效地将溶液中的有机物吸附至其表面,因而催化降解有机物效果不显著.UiO-66-NH_2是一种Zr基金属-有机骨架化合物,它对阳离子染料具有良好的吸附性能,且具有一些常规无机半导体光催化材料所没有的性质.本文将UiO-66-NH_2和N-K_2Ti_4O_9经高温焙烧制备了N-K_2Ti_4O_9/UiO-66-NH_2复合材料,发现该复合材料不仅具有UiO-66-NH_2优良的吸附性能,还因为复合提高了其光电性能,从而大大提高了光催化性能,当N-K_2Ti_4O_9/ZrCl_4质量比为3:7时光催化性能最佳.为了考察N-K_2Ti_4O_9/UiO-66-NH_2复合材料的微观形貌、复合结构及光生电子-空穴分离效率,首先通过场发射透射电镜分析N-K_2Ti_4O_9,UiO-66-NH_2和N-K_2Ti_4O_9/UiO-66-NH_2(3:7)复合材料的形貌,然后采用能量散射谱测定复合材料的元素分布,并利用N-K_2Ti_4O_9和UiO-66-NH_2中代表性元素K,Ti和Zr的分布判断复合材料的复合结构,最后运用高分辨电镜观察复合材料中N-K_2Ti_4O_9和UiO-66-NH_2的异质结界面,确定了两者是通过自组装复合在一起,而不是简单的物理混合.X射线衍射结果表明,复合材料具有N-K_2Ti_4O_9和UiO-66-NH_2两者的特征衍射峰,仅在强度和位置上略有变化.这可能是N-K_2Ti_4O_9/UiO-66-NH_2异质结构所致.通过UiO-66-NH_2和N-K_2Ti_4O_9的紫外-可见吸收光谱,用公式计算出它们的带隙能分别是2.645和3.195 e V,与文献结果基本一致.由于光催化剂的光生载流子迁移速率同样影响光催化性能,因此我们在CHI-660D电化学工作站上控制光源反复开关数次,同时记录N-K_2Ti_4O_9,UiO-66-NH_2和N-K_2Ti_4O_9/UiO-66-NH_2(3:7)的光响应电流,发现N-K_2Ti_4O_9/UiO-66-NH_2(3:7)复合材料展现出最高的光响应电流强度,表明其具有最高的光生载流子迁移速率和最低的光生载流子复合速率.可见,N-K_2Ti_4O_9和UiO-66-NH_2复合有利于光生载流子迁移,这可能是由于N-K_2Ti_4O_9/UiO-66-NH_2异质结界面有利于光生载流子在两种材料之间迁移所致.测试了N-K_2Ti_4O_9/UiO-66-NH_2(3:7)复合材料对不同染料的光催化降解性能.结果发现,该材料对阳离子型染料(罗丹明B和亚甲基蓝)的光催化性能远远高于对阴离子型染料(甲基橙和刚果红).这是由于它对阳离子型染料的吸附性能远高于对阴离子型染料,因此N-K_2Ti_4O_9/UiO-66-NH_2复合材料对阳离子型染料具有选择性光催化.     

核-壳结构磁性金属有机骨架材料Fe3O4@UiO-66-NH2的合成、表征及催化性能

UiO-66-NH_2是以Zr4+为金属,以2-氨基对苯二甲酸为配体制备得到的金属有机骨架材料,它是目前报道中具有较高热稳定性和化学稳定性的材料之一。本文以Fe_3O_4为核,以UiO-66-NH_2为壳,采用层层自组装方法制备了核-壳结构的磁性金属有机骨架材料Fe_3O_4@UiO-66-NH_2。利用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)和氮气吸附等对其进行了表征,并考察了该磁性材料在克脑文盖尔(Knoevenagel)缩合反应中的催化性能。结果表明,该磁性材料Fe_3O_4@UiO-66-NH_2为核-壳结构,壳层厚度约为100 nm,氨基含量为1.70 mmol·g-1。该磁性复合材料具有Fe_3O_4和UiO-66-NH_2的双重功能,既可以磁性分离,又具有UiO-66-NH_2的孔结构和催化性能。由于壳层材料中Lewis酸性位(Zr4+)和碱性基团(-NH_2)的协同催化能力及其壳层的纳米尺寸效应,该磁性材料在Knoevenagel缩合反应中表现出和UiO-66-NH_2纳米粒子相当的催化活性。而且,通过磁性分离实现催化剂的多次循环使用后,其结构没有明显变化。     

氰基改性UiO-66的合成及其对Eu(Ⅲ)的去除性能及机理研究

UiO-66作为一种较为稳定的金属有机框架材料,由于其良好的吸附能力和可修饰性,成为高效去除放射性核素的新兴材料.在UiO-66框架中引入不同的官能团,可以有效地改善材料本身的物理化学性能.本文利用微波辐射法通过在UiO-66-Br上引入氰基(C≡N)官能团制备了UiO-66-CN,并将其用于Eu(Ⅲ)的去除研究.采用静态吸附实验和微观表征技术(如扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)等)研究了UiO-66-CN对Eu(Ⅲ)的吸附行为和作用机制.表征结果显示,UiO-66-CN具有良好的稳定性和丰富的官能团,其表面丰富的氰基和含氧官能团使其能够与Eu(Ⅲ)以静电作用和表面配合等方式结合.此外,静态吸附实验表明, UiO-66-CN对Eu(Ⅲ)的吸附行为符合准二级动力学模型和Langmuir等温线模型.在298、313、328 K时UiO-66-CN对Eu(Ⅲ)的最大吸附量可分别达到138.9、149.4和155.8 mg g~(-1).经过6次循环再生之后, UiO-66-CN仍具有较高的去除效率,表明UiO-66-CN材料具有良好的循环使用性能.研究表明, UiO-66-CN具有优异的稳定性,对Eu(Ⅲ)有着强的吸附能力,能够有效地从废水中捕获Eu(Ⅲ).     

核壳结构Fe3O4@UiO-66-NH2磁性纳米复合材料的合成及其催化Knoevenagel缩合反应性能

金属有机骨架(MOF)材料是由过渡金属离子与有机配体通过配位键连接构成的高度有序的超分子化合物.这类材料比表面积大,孔隙率高,热稳定性好,而且具有规整可调控的孔结构、易于功能化的骨架金属离子和有机配体,在多相催化领域具有潜在应用前景.将纳米尺寸的MOF材料等多孔材料作为催化剂,可以提高反应传质效率,从而提高催化反应活性,但纳米MOF催化剂的分离和回收困难.将磁性纳米粒子和MOF材料组装成核壳结构的磁性MOF材料,不仅可简化催化剂的分离回收,而且通过控制壳层材料的厚度可以实现催化剂的高活性和高选择性.我们曾将磁核Fe3O4纳米粒子交替放入含有一种MOF材料前体的DMF溶液中,采用层层组装法制备了磁性Fe3O4@UiO-66-NH2纳米复合材料.经过十步组装后的材料的透射电镜(TEM)结果证实为核壳结构.但未出现明显的UiO-66-NH2的X射线衍射(XRD)特征峰,说明壳层材料UiO-66-NH2的结晶度较低;同时由于其孔结构的破坏或堵塞,在反应中出现明显失活.本文进一步改进自组装方法制备了核壳结构的磁性Fe3O4@UiO-66-NH2纳米复合材料,用XRD、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、TEM、扫描电镜(SEM)和氮气吸附等方法对材料的组成和结构进行了表征,并考察了其在Knoevenagel缩合反应中的催化性能.结果表明,所制材料是以Fe3O4为核,以UiO-66-NH2为壳的核-壳结构材料.经三次组装后出现了一系列UiO-66-NH2的XRD特征峰,说明采用新方法制备的复合材料中壳层材料UiO-66-NH2结晶度高,晶体结构规整.N2吸附-脱附结果表明,材料具有较高的比表面积和孔容.该复合材料在Knoevenagel缩合反应中表现出与纳米UiO-66-NH2相当或更好的催化活性和选择性,而且因壳层材料的孔道限阈效应而对底物表现出尺寸选择性.由于材料结晶度和晶体结构规整度的提高,催化剂稳定性更好,通过简单磁性分离即可分离和回收催化剂,循环使用4次而未出现明显失活.相对于本课题组之前报道的Fe3O4@CuBTC-NH2,Fe3O4@IRMOF-3和Fe3O4@UiO-66-NH2材料,本文所制的Fe3O4@UiO-66-NH2是一类结构更加稳定的高效固体碱催化剂.     

N-K2Ti4O9/UiO-66-NH2复合材料的协同效应及其光催化降解阳离子型染料

半导体光催化剂作为一种可再生和可持续降解有机污染物的材料被广泛研究.K2Ti4O9由于无毒、低成本、稳定的物理化学性质和独特的光电性能被应用于光催化反应.但是,K2Ti4O9只能被紫外光所激发(因为其带隙能为3.2-3.4 eV),所以大量工作致力于研究如何降低其带隙能,从而使其可以被太阳光中的可见光激发,扩大其应用范围.其中N元素掺杂K2Ti4O9 (N-K2Ti4O9)是最常见的方法之一.单纯的N-K2Ti4O9虽然具有光催化能力,但其吸附容量太小,不能有效地将溶液中的有机物吸附至其表面,因而催化降解有机物效果不显著.UiO-66-NH2是一种Zr基金属-有机骨架化合物,它对阳离子染料具有良好的吸附性能,且具有一些常规无机半导体光催化材料所没有的性质.本文将UiO-66-NH2和N-K2Ti4O9经高温焙烧制备了N-K2Ti4O9/UiO-66-NH2复合材料,发现该复合材料不仅具有UiO-66-NH2优良的吸附性能,还因为复合提高了其光电性能,从而大大提高了光催化性能,当N-K2Ti4O9/ZrCl4质量比为3∶7时光催化性能最佳.为了考察N-K2Ti4O9/UiO-66-NH2复合材料的微观形貌、复合结构及光生电子-空穴分离效率,首先通过场发射透射电镜分析N-K2Ti4O9,UiO-66-NH2和N-K2Ti4O9/UiO-66-NH2(3∶7)复合材料的形貌,然后采用能量散射谱测定复合材料的元素分布,并利用N-K2Ti4O9和UiO-66-NH2中代表性元素K,Ti和Zr的分布判断复合材料的复合结构,最后运用高分辨电镜观察复合材料中N-K2Ti4O9和UiO-66-NH2的异质结界面,确定了两者是通过自组装复合在一起,而不是简单的物理混合.X射线衍射结果表明,复合材料具有N-K2Ti4O9和UiO-66-NH2两者的特征衍射峰,仅在强度和位置上略有变化.这可能是N-K2Ti4O9/UiO46-NH2异质结构所致.通过UiO-66-NH2和N-K2Ti4O9的紫外-可见吸收光谱,用公式计算出它们的带隙能分别是2.645和3.195 eV,与文献结果基本一致.由于光催化剂的光生载流子迁移速率同样影响光催化性能,因此我们在CHI-660D电化学工作站上控制光源反复开关数次,同时记录N-K2Ti4O9,UiO-66-NH2和N-K2Ti4O9/UiO-66-NH2(3∶7)的光响应电流,发现N-K2Ti4O9/UiO-66-NH2(3∶7)复合材料展现出最高的光响应电流强度,表明其具有最高的光生载流子迁移速率和最低的光生载流子复合速率.可见,N-K2Ti4O9和UiO-66-NH2复合有利于光生载流子迁移,这可能是由于N-K2Ti4O9/UiO-66-NH2异质结界面有利于光生载流子在两种材料之间迁移所致.测试了N-K2Ti4O9/UiO-66-NH2(3∶7)复合材料对不同染料的光催化降解性能.结果发现,该材料对阳离子型染料(罗丹明B和亚甲基蓝)的光催化性能远远高于对阴离子型染料(甲基橙和刚果红).这是由于它对阳离子型染料的吸附性能远高于对阴离子型染料,因此N-K2Ti4O9/UiO-66-NH2复合材料对阳离子型染料具有选择性光催化.     

基于硼亲和分子印迹策略的MOF/MIPs对沙丁胺醇的选择性吸附和计算模拟

为了探索所构筑的硼酸功能化金属有机框架(MOF)表面印迹材料(FSU-BA@MIP)对底物的亲和识别能力,对FSU-BA@MIP的金属-有机骨架材料(UiO-66-BA)中的3-羧基苯硼酸配体与沙丁胺醇间的硼亲和作用进行计算,再采用密度泛函理论(DFT)对FSU-BA@MIP材料对沙丁胺醇的选择性机理进行模拟,最后进行选择性实验.计算结果表明,离子化的3-羧基苯硼酸与沙丁胺醇间存在的氢键作用使得这两种物质有较强的作用力,更容易形成硼酸环酯;与竞争物质相比, UiO-66-BA与沙丁胺醇的结合能与反应能最低,说明所形成的FSU-BA@MIP印迹材料对底物沙丁胺醇具有特异性吸附.分析结果与实验得到的沙丁胺醇的最高吸附量一致,说明UiO-66-BA是一种可用于分析顺式二醇化合物的理想硼酸功能化材料.     

全氟酰基合成后修饰UiO-66用于吸附有机污染物（英文）

以三氟乙酰基和五氟丙酰基为修饰官能团,通过合成后修饰(PSM)的方法对金属-有机骨架(MOFs)改性,得到疏水骨架材料(UiO-66-F1和UiO-66-F2)。2个骨架材料均显示出亲油性,这说明它们是油性溶剂潜在的吸附材料。修饰后MOFs材料的结晶性、稳定性和多孔性较UiO-66-NH2仅有微小降低。UiO-66-F1和Ui O-66-F2的Brunauer-Emmett-Teller (BET)比表面积分别为810和610 m2·g-1。骨架材料因其合适的孔大小和疏水微环境,更容易吸附水中的有机污染物。此外,改性后材料对多种有机溶剂的吸附量显著提升,在经过10次的循环吸附后吸附量没有明显降低,具有出色的循环稳定性。     

UiO-66-NH_(2)@纤维素复合气凝胶用于保健品中西地那非的固相萃取北大核心CSCD

研究建立了一种基于UiO-66-NH_(2)@纤维素复合气凝胶的高灵敏度固相萃取新方法,与高效液相色谱法联用用于保健品中西地那非的检测。先将纤维素进行醛基和酰肼基的功能化,然后将两种功能化的纤维素通过交联并负载UiO-66-NH_(2)形成复合气凝胶。将此复合气凝胶作为固相萃取的吸附剂使用时,易于收集且不需要外加磁场或者抽真空的辅助作用,操作简单。研究对制备所得的UiO-66-NH_(2)@纤维素复合气凝胶进行了X-射线粉末衍射、扫描电镜、红外光谱和N_(2)吸附等表征,结果显示UiO-66-NH_(2)成功负载于气凝胶的孔道中,纤维素气凝胶掺杂了UiO-66-NH_(2)之后其孔道结构变得规整,并且比表面积增大。研究优化了复合气凝胶中UiO-66-NH_(2)的负载量对萃取的影响,高比例的负载量有利于西地那非的富集,并且最高的负载率为50%。研究优化了影响西地那非富集效率的实验条件,包括溶液pH、萃取时间、洗脱剂类型、洗脱时间、洗脱体积和离子强度。采用安捷伦Zorbax Eclipse Plus C18色谱柱(150 mm×4.6 mm,5μm)进行分离,以含0.1 mol/L三乙胺的磷酸盐水溶液(pH=6.50)-乙腈(30∶70,v/v)为流动相进行洗脱,检测波长为292 nm。在最佳的萃取条件下(pH为9.0,萃取时间为60 min,洗脱剂为乙腈,洗脱液体积为3×2 mL,洗脱时间为40 min),该分析方法的线性范围为10~2000 ng/mL(相关系数R^(2)=0.9949),检出限(LOD,S/N=3)为2.85 ng/mL,富集因子为59.17。将该方法用于保健品中西地那非的萃取,所得回收率为74.93%~89.12%,相对标准偏差为2.8%~5.3%,表明了方法的回收率和精密度良好,说明了该方法具有应用于保健品中西地那非日常检测的潜力。     

磁性UiO-66复合材料的合成及其对水体中硝基酚有机分子的吸附性能

以溶剂热法制备了Fe_3O_4@SiO_2-PSS@UiO-66结构的磁性多孔复合材料,并利用XRD,TEM,SEM,IR,TG,VSM和N2吸附-脱附对样品的结构和形貌进行测试表征。研究结果表明:磁性UiO-66复合材料是以球型Fe_3O_4为核,MOF为壳的核-壳结构,其表面的MOF层由多个立方多晶堆积组装而成,且具有良好的超顺磁性。进一步研究了Fe_3O_4@SiO_2-PSS@UiO-66对2-硝基-1,3-苯二酚的吸附性能。探讨了吸附时间,吸附量和2-硝基-1,3-苯二酚初始浓度在吸附过程中的影响,结果表明:当吸附时间为12h,吸附剂的用量为5 mg,2-硝基-1,3-苯二酚浓度为400 mg·L~(-1)时,最大吸附量为161.36 mg·g~(-1)。另外,磁性UiO-66复合材料对2-硝基-1,3-苯二酚高的吸附性能可能是由于UiO-66与2-硝基-1,3-苯二酚之间的静电作用以及二者之间苯环的π-π作用。     

新型金属有机气凝胶的合成、 表征及气体吸附性能

利用高稳定性的UiO-66系列金属有机骨架多孔材料制备金属有机气凝胶材料, 制得的UiO-66系列金属有机气凝胶材料具有多级孔结构和较高的比表面积, 在气体吸附分离领域具有较大应用潜力. 气体吸附实验结果表明, UiO-66-NH₂金属有机气凝胶材料具有极佳的CO₂吸附性能和CO₂/CH₄分离性能, 通过理想吸附溶液理论计算得出其吸附选择性高达18.3.     

金属-有机多孔材料UiO-66负载黄酮苷类药物负载率的研究

本文选择具有稳定物化性质、大比表面积的多孔金属-有机框架材料UiO-66作为载体,芒果苷为目标负载黄酮苷类药物,探索研究载体对芒果苷药物载药量及释药行为。通过粉末X射线衍射(PXRD)确定载药前后及药物释放后多孔框架保持不变;吸附芒果苷后的UiO-66固体样品的傅里叶(FT-IR)红外光谱显示在出现三级碳(C-H)、芳香酮■、芳香醚(C-O-C),脂肪醚(C-O-C)的伸缩振动峰,证明多孔框架中存在芒果苷分子。利用紫外-可见分光光度法跟踪药物负载及释放。实验结果表明:在Tris-HCl缓冲溶液中多孔材料UiO-66的装载药物的能力可达0.314 g/g,负载率达67%。药物释放的时间长达144 h,具有较长时间的缓释性能。该多孔材料UiO-66装载药物量可观,在临床医学方面具有较高的潜在应用前景。     

杂质对金属-有机骨架材料分离烟道气性能影响的分子模拟研究

采用分子模拟方法系统研究了杂质(水、O2和SO2)对5种金属-有机骨架材料(ZIF-8,NOTT-300,UiO-66(Zr),UiO-66-NH2和UiO-66-2COOH)的烟道气分离性能的影响,并探讨了其微观机理.结果表明,O2和SO2对这些材料的CO2/N2分离选择性影响不大;水对ZIF-8和UiO-66(Zr)的分离选择性影响不大,而对NOTT-300和UiO-66-NH2的分离选择性具有提升作用;UiO-66-2COOH对CO2的选择性有所降低.在干燥的环境下,UiO-66-2COOH的选择性最高,而在湿润的环境下,UiO-66-NH2的选择性最高.为捕获CO2的新型材料设计提供理论指导.     

MIL-101(Cr)-NH_2负载Pd低温催化糠醛高选择性加氢生成四氢糠醇（英文）

随着资源枯竭和环境污染严重问题的凸显,生物质转化的研究越来越多,特别是生物质催化裂解制备生物燃料及高附加值的化学品.糠醛是一种半纤维素酸解的产物,也是生产糠醇、四氢糠醇、2-甲基呋喃、环戊酮等的重要原料.其中四氢糠醇既可以用于生产其他高附加值化学品,也可以用作生物燃料或者燃料添加剂.虽然Pd/MFI,Ni/SiO_2,Pd-Ir/SiO_2等催化剂均可用于糠醛选择加氢制备四氢糠醇,但是反应通常在高温高压条件下进行.为此我们希望找到一种在温和条件下使用的高效催化剂.MOF多孔材料具有丰富的孔道结构、极高的比表面积、表面可修饰的特点,还可与其他客体发生相互作用,进而影响催化性能.因此本课题组合成了一种含有氨基的MOF材料MIL-101(Cr)-NH_2,进一步利用表面氨基吸附Pd的氯酸盐前体,经还原直接制得负载型催化剂Pd@MIL-101(Cr)-NH_2,并用于糠醛选择加氢反应.本文采用X射线粉末衍射(PXRD)、热重分析(TG)、N2物理吸附-脱附、透射电镜(TEM)等手段表征了所制的MOFs和催化剂.通过将MIL-101(Cr)-NH_2和不同Pd@MIL-101(Cr)-NH_2的XRD谱与标准谱图对比,发现MIL-101(Cr)-NH_2已成功合成,并在催化剂制备过程中和反应之后仍然保持稳定.TG结果表明,所制备MIL-101(Cr)-NH_2在低于350°C时结构不会被破环.MIL-101(Cr)-NH_2的比表面积可达到1669 m~2 g~(-1),孔容达1.35 cm~3 g~(-1),从而为Pd纳米粒子均匀分散在载体上提供了可能性.各Pd@MIL-101(Cr)-NH_2样品的TEM照片我们看出,Pd纳米粒子可均匀分散在MIL-101(Cr)-NH_2上,粒径为3-4 nm.对比实验表明,氨基与金属的相互作用有利于Pd纳米粒子分散均匀.将Pd@MIL-101(Cr)-NH_2用于糠醛选择加氢反应时,在40℃,2 MPaH_2的温和条件下,反应6 h后糠醛完全转化为四氢糠醇其选择性接近100%.表现出比文献报导的更加优异的催化性能.这得益于高度均匀分散的Pd纳米粒子,以及催化剂载体与Pd纳米粒子的配位作用和π-π相互作用.结果还表明当高于80℃反应时,即有副产物生成,进一步提高反应温度会促进环戊酮的生成.可见,Pd@MIL-101(Cr)-NH_2所表现的低温高加氢活性对提高四氢糠醇选择性至关重要.     

氟改性UiO-66固载钼基过氧化物催化氧化含硫化合物

采用预修饰方法对UiO-66进行配体官能团改性, 通过引入—F调控UiO-66的表面亲疏水性质; 其次, 通过引入—NH₂在UiO-66骨架上锚定MoO(O₂)₂. 接触角测试表明, 氟的引入有效地提高了载体表面的疏水性; 热重分析证明, 氟修饰的UiO-66骨架上存在更多配体缺失, 从而有效提高了整体MOF骨架的Lewis酸性. 以二苯并噻吩(DBT)氧化为氧化脱硫模型反应, 过氧化氢异丙苯(CHP)为氧化剂, 采用正交实验考察了反应温度、 氧硫比及催化剂用量对催化性能的影响, 其中氧硫比是影响DBT转化率的决定性因素. 经过氟改性后的催化剂经过5次催化反应循环后其催化活性未见明显变化, 且骨架仍保持稳定.     

金属有机框架基防冰膜的制备及其性能

采用点击化学反应在UiO-66-NH_2膜表面原位生长硅油润滑层,制备了金属有机框架(MOF)基防冰膜(OGMCs),通过硅油生长时间调控了表面硅油量,并对不同硅油含量的OGMC的防冰性能进行了研究。利用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱分析仪(XPS)和接触角等技术手段对OGMCs表面进行了表征。结果表明:硅油被成功合成出来,并以共价键方式与MOF膜连接。OGMC保留了MOF膜表面原有的微纳复合结构以及UiO-66的晶体结构。OGMC表面的硅油量随硅油生长时间而增加。但表面冰成核温度和冰粘附力均随硅油生长时间而先下降后升高。硅油量密切影响微纳复合结构表面的防冰性能。当硅油生长时间为12～18 h,表面硅/锆物质的量比在8～12时,表面防冰效果最佳,表面冰成核温度可达到-29.6℃,冰粘附力达到8.8 kPa。     

调控MOF材料的压铁电性能

<正>金属有机骨架(MOF) UiO-66晶体先前被认为不具备压电/铁电性,因为通过粉末XRD,研究者们发现它是中心对称晶格[Fm3m(225)] ~(1,2)。然而,新加坡国立大学曾开阳研究组通过双频共振追踪压电力显微镜(DART-PFM),发现UiO-66晶体具有压电响应~3。结合第一性原理计算,研究组人员认为UiO-66的结构不是高度中心对称的Fm3m(225),而     

UiO-66/PES吸附功能膜对水中苯酚的去除研究

本文以对苯二甲酸和ZrCl_4为原料,采用溶剂热法制备了UiO-66吸附剂,将UiO-66与PES共混后,通过浸没沉淀相转化法制备UiO-66/PES吸附功能膜,对水中的苯酚进行吸附研究。采用FT-IR、XRD、SEM对UiO-66及UiO-66/PES吸附功能膜进行表征分析。该膜对苯酚进行静态吸附实验、吸附动力学实验以及动态穿透实验,结果表明,吸附机理符合Langmuir等温吸附模型,吸附动力学符合拟二级动力学模型,该吸附主要为化学吸附。吸附-脱附实验表明,UiO-66/PES吸附功能膜经3次循环仍对苯酚具有较为稳定的吸附容量。     

全氟酰基合成后修饰UiO-66用于吸附有机污染物

以三氟乙酰基和五氟丙酰基为修饰官能团,通过合成后修饰（PSM）的方法对金属-有机骨架（MOFs）改性,得到疏水骨架材料（UiO-66-F1和UiO-66-F2）。2个骨架材料均显示出亲油性,这说明它们是油性溶剂潜在的吸附材料。修饰后MOFs材料的结晶性、稳定性和多孔性较UiO-66-NH₂仅有微小降低。UiO-66-F1和UiO-66-F2的Brunauer-Emmett-Teller（BET）比表面积分别为810和610 m²·g^-1。骨架材料因其合适的孔大小和疏水微环境,更容易吸附水中的有机污染物。此外,改性后材料对多种有机溶剂的吸附量显著提升,在经过10次的循环吸附后吸附量没有明显降低,具有出色的循环稳定性。