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.     

级联反应以及双环[2,2,2]辛烯酮的合成

研究了合成桥环化合物1的级联反应,不仅得到已知桥环化合物1,还得到了具有双环[2.2.2]辛烯酮的新桥环化合物2以及两个新的烯丙基取代的呫吨酮3和4。并对可能的反应机理进行了解释。     

X射线衍射μ值法测定合成分子筛结晶度

提出一种X射线衍射定量相分析法——μ值法,解决了无法得到待测晶相的标样或一组无非晶相的参考试样时含非晶相待测试样的定量问题。该法测定的结晶度只与待测试样的衍射强度和相的质量吸收系数有关,并采用最小二乘法回归分析,降低误差。     

Mn3O4纳米粒子的合成及表征

以 KMnO4和乙醇为原料,常压下50～60 ℃反应生成前驱物,将此前驱物转移至反应釜中,在190 ℃反应4 h,采用溶剂热法合成Mn3O4纳米粒子.探索了反应温度对产物结晶度及产物在水中分散性的影响.利用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、红外吸收光谱(IR)对产物进行表征.结果表明,反应温度为190 ℃时,产物Mn3O4纳米粒子的结晶度最大,在水中分散性最好,为四方晶系,平均粒径在50 nm左右.该方法的突出特点是Mn3O4纳米粒子的合成量大,反应时间短,效率高.     

溶液燃烧法制备Mg2B2O5亚微米棒

以六水硝酸镁、硼酸、甘氨酸、尿素为原料,运用溶液燃烧法合成了Mg2B2O5亚微米棒.利用XRD,SEM,TPG-DTA表征手段对产物及产物前驱体进行表征.讨论了不同温度、燃烧剂、Mg∶B比例和煅烧时间对产物的物相、形貌的影响.确定合成Mg2B2O5亚微米棒的最佳工艺条件为甘氨酸做燃烧剂、Mg∶B=1:1、在900℃煅烧4h,得到的产物呈棒状,直径分布在200 ～400 nm之间,长径比分布在3～6之间.     

含非晶相样品的X射线衍射无标定量相分析方法

提出一种以各物相的X射线衍射系数K为未知量组成的方程组求解K值,进而求解各物相含量的无标定量相分析方法.该方法不需加入参比物相,允许待测样品含有一个非晶相.采用了最小二乘方程组的抛弃平均法处理数据求其最优解. 关键词：     

微波诱导燃烧法合成微纳米LaBO3粉体

以硝酸镧(La(NO3)3·nH2O)、硼酸(H3BO3)、甘氨酸(NH2CH2COOH)和氧化铕(Eu2O3)为原料,碳酸钠(Na2CO3)为助熔剂,通过微波诱导燃烧法制备微纳米LaBO3粉体和掺杂Eu3+粉体,并对其产物粒度分布进行检测,寻找合适的合成条件来制备微纳米级硼酸镧粉体.讨论了燃烧剂的用量,功率,温度,时间等对产物的影响.采用XRD,SEM,PL等检测手段对产物进行表征,确定合成微纳米LaBO3粉体和掺杂Eu3+粉体的最优条件为:微波功率350 W,反应10 min,马弗炉锻烧500℃,保温3h.合成的产物结晶程度高,分布均匀,分散性好.