论文摘要
金属-有机骨架（Metal—organic frameworks, MOFs）材料是一种由含氧或氮的有机桥联配体和无机过渡金属离子配位而形成的新型多孔有机-无机杂化材料。MOFs具有高的比表面积,良好的调控性和高的孔隙率这些特性使其在气体储存、吸附与分离、传感器材料和催化等领域展现出良好的应用前景。在众多的MOFs材料中,具有介孔结构的MIL-101（Cr）和具有良好化学、热稳定性的ZIF-8是两种研究广泛合成较为成熟的MOFs材料,本篇论文选择这两种MOFs为研究对象,从MIL-101 （Cr）在以H202为氧化剂的反应体系中的催化性能、合成条件对其结构和催化性能的影响及ZIF-8作为封装金属配合物的主体特性等几个方面进行了研究。具体工作和结果如下：一、MIL-101（Cr）的制备、表征及催化性能研究（1）采用水热合成法成功制备出MIL-101（Cr）。采用XRD、FT-IR、 TG-DTA、SEM、UV-VIS和催化反应等手段详细考察了晶化时间和合成体系中反应物浓度对所合成材料物化及催化性能的影响。结果表明,晶化时间和合成体系中反应物浓度对所制得样品的结晶度、形貌及催化性能有一定影响。在晶化时间为8 h、晶化温度为210℃和H20/Cr摩尔比为370的合成条件下,所合成的MIL-101（Cr）较在其他合成条件下所制备的MIL-101（Cr）不仅具有更高的比表面积和结晶度,而且在H202氧化环己烷反应中显示出更高的催化活性。（2）对反应温度、时间、溶剂等因素对MIL-101（Cr）的催化性能的影响进行了较为详细的考察。结果表明：反应时间为4 h、温度为70℃、溶剂为乙腈、H202/环己烷摩尔比为1,环己烷与催化剂的质量比为15.1的反应条件下,催化剂表现出最高的催化活性。（3）利用XRD、FT-IR和UV-Vis等手段,对MIL-101（Cr）反应前后结构的变化进行了详细表征。结果表明,MIL-101（Cr）在所选择的反应体系中存在Cr析出现象,其结构在以H202为氧化剂的反应体系中不稳定,经反应后形成了无定形物质,但该物质的催化活性不仅远高于新鲜MIL-101（Cr）,而且还在进一步的循环利用中表现出良好的稳定性二、金属配合物/ZIF-8复合材料的制备、表征及催化性能研究ZIF-8作为ZIFs系列中的代表,以其高比表面积、大的孔径和良好的热稳定性在作为负载金属纳米催化剂载体上显示出良好的应用前景。基于此,本论文以ZIF-8为主体和Cu金属配合物为客体,进行了金属配合物/ZIF-8复合材料的制备和催化应用的探索研究。在ZIF-8的合成过程中引入Cu（Ⅱ）,然后再与1·10-菲啰啉配合得到Cu（Phen）2Cl2/ZIF-8复合材料。XRD、 FT-IR、TG-DTA、SEM及UV-VIS分析表明：Cu（Ⅱ）和1·10-菲啰啉形成的配合物成功地封装在ZIF-8的孔笼内,且ZIF-8作为主体材料其结构没有被破坏。在以双氧水氧化环己烷的反应中,Cu（Phen）2Cl2/ZIF-8的催化活性明显优于封装了铜配合物的Y型沸石,该催化剂具有良好的稳定性,并且重复五次未观察到失活现象。
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摘要ABSTRACT第一章 文献综述与选题1.1 引言1.2 金属有机骨架材料的发展1.2.1 传统的沸石分子筛1.2.2 MOFs材料1.3 金属有机骨架材料的设计1.3.1 金属离子1.3.2 有机配体1.3.3 阴离子1.4 金属有机骨架材料的结构特点1.4.1 高孔隙率1.4.2 多样性1.4.3 大的比表面积1.4.4 具有不饱和金属配位点1.5 金属有机骨架材料的合成方法1.5.1 溶剂热合成法1.5.2 微波合成法1.5.3 超声波合成法1.5.4 机械合成法1.6 金属有机骨架材料的应用1.6.1 气体储存1.6.2 气体的吸附和分离1.6.3 传感器材料1.7 金属有机骨架材料的催化作用1.7.1 具有活性点金属的MOFs1.7.2 作为催化剂载体的MOFs1.8 选题目的和意义1.9 论文主要研究内容参考文献第二章 实验部分2.1 化学试剂与仪器2.2 催化剂表征2.2.1 XRD表征2吸附测定'>2.2.2 N2吸附测定2.2.3 SEM表征2.2.4 FT-IR测试2.2.5 UV-vis测试2.2.6 TG-DTA表征2.2.7 ICP元素分析测试2.3 催化剂制备2.4 催化反应测试第三章 MIL-101（Cr）的制备、表征及催化性能研究3.1 引言3.2 实验部分3.2.1 MIL-101（Cr）的制备3.2.2 催化评价3.3 MIL-101（Cr）表征及其催化性能3.3.1 XRD表征3.3.2 FT-IR表征3.3.3 SEM表征3.3.4 TG-DTA表征2吸附-脱附表征'>3.3.5 N2吸附-脱附表征3.3.6 催化性能3.3.6.1 不同条件下合成MIL-101（Cr）催化剂的催化性能3.3.6.2 反应温度的影响3.3.6.3 反应时间的影响3.3.6.4 催化剂用量的影响2O2/环己烷摩尔比的影响'>3.3.6.5 H2O2/环己烷摩尔比的影响3.3.6.6 溶剂种类的影响3.4 MIL-101（Cr）的稳定性能和重复利用性能3.4.1 XRD表征3.4.2 FT-IR表征3.4.3 UV-vis表征3.4.4 催化剂的重复使用性3.5 本章小结参考文献第四章 金属配合物/ZIF-8复合材料的制备、表征及催化性能研究4.1 引言4.2 ZIF-8的制备4.3 催化剂的制备4.3.1 Cu/ZIF-8的制备2Cl2/ZIF-8的制备'>4.3.2 Cu（Phen）2Cl2/ZIF-8的制备4.4 催化评价4.5 结果与讨论4.5.1 XRD表征4.5.2 FT-IR表征4.5.3 SEM表征4.5.4 UV-vis表征4.5.5 TG-DTA表征2Cl2/ZIF-8物化性质'>4.5.6 Cu（Phen）2Cl2/ZIF-8物化性质4.5.7 环己烷氧化反应4.5.7.1 催化剂性能对比4.5.7.2 Cu负载量对环己烷催化反应影响4.5.7.3 不同时间引入Cu对环己烷催化反应影响2Cl2/ZIF-8和[Cu（Phen）2Cl]]C1·5H2O对环烷烃催化性能对比'>4.5.7.4 Cu（Phen）2Cl2/ZIF-8和[Cu（Phen）2Cl]]C1·5H2O对环烷烃催化性能对比4.5.7.5 反应温度的影响4.5.7.6 反应时间的影响4.5.7.7 催化剂用量的影响2O2/环己烷摩尔比的影响'>4.5.7.8 H2O2/环己烷摩尔比的影响4.5.7.9 溶剂种类对环己烷催化反应影响4.5.7.10 催化剂的重复使用性4.6 本章小结参考文献第五章 总结与展望5.1 论文总结5.2 工作展望致谢硕士期间发表论文
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