共价有机框架及其复合材料的研究

来源 :宁波大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jianming_zhang
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共价有机框架材料(COFs)具有着稳定性高、高孔隙率、高比表面积等特点和优点,自从被发明以来便在储气、储能等领域得到了广泛的应用。随着世界科研人员对COFs材料研究的深入,需要COFs材料参与的领域也在逐渐增多,为了进一步扩展COFs材料的应用范围,将COFs与其他材料进行复合杂化已越来越必要。本论文选择了原料便宜易得、制备方法相对简单的BFBAPy-COF(Py-COF)作为主体材料,制备了一系列负载了Pd纳米粒子的共价有机框架复合材料,并对这些材料分别在检测、催化领域的应用进行了探索:1、在本文第三章中,合成了Pd-COF复合材料并探索了其在检测上的应用。以Py-COF作为载体,以氯酸钯(H2Pd Cl4)作为钯源,通过加热回流方法合成了Pd-COF复合材料,通过FT-IR、XRD、XPS、TGA、BET、SEM、EDX等方式对材料进行了表征,使用差分脉冲伏安法(DPV)测试了Pd-COF对双酚-A(BPA)的检测效果。XPS光谱表明,Py-COF材料成功负载了Pd纳米粒子,且Pd元素主要以Pd~0形式存在;FT-IR、XRD的表征结果一方面表明了Py-COF的成功合成,另一方面也表明了Pd纳米粒子的负载对Py-COF的骨架结构和结晶度没有造成影响;TGA、BET、SEM、EDX等表征测试分别对Pd-COF的稳定性、比表面积和孔径、微观结构、元素分布进行了说明。最后,DPV测试结果也表明了Pd-COF对BPA良好的电化学感应。2、在本文的第四章中,同样以Py-COF作为载体,但是由于H2Pd Cl4不易保存且相对于醋酸钯(Pd(OAc)2)价格昂贵,因此选择以Pd(OAc)2为钯源,通过室温搅拌制成了Pd(OAc)2-COF和Fe3O4@PDA@COF-Pd(OAc)2复合材料,同时评估了Pd(OAc)2-COF和Fe3O4@PDA@COF-Pd(OAc)2在甲基橙(MO)还原反应中的催化性能。首次将Py-COF与Fe3O4复合,通过层层包裹制备了Fe3O4@PDA@COF-Pd(OAc)2材料。与Pd-COF复合材料中Pd的负载方法相比,选择Pd(OAc)2作为钯源和室温搅拌法的使用,不但降低了材料制备成本,又优化了制备条件。通过FT-IR、XRD、XPS、TEM表征方式对Pd(OAc)2-COF和Fe3O4@PDA@COF-Pd(OAc)2材料进行了表征:XPS光谱表征证明了Pd纳米粒子的成功负载,并且同样是以Pd~0形式存在;FT-IR、XRD的表征结果同样证明了Py-COF的成功制备以及骨架结构和结晶度的稳定性,没有观察到Pd纳米粒子的衍射峰,这表明Pd纳米粒子的负载是均匀分散的;此外,Fe3O4和Py-COF的强烈衍射峰的同时出现,也证明了COF在Fe3O4的成功包覆。从TEM图谱观察到了Fe3O4@PDA和Fe3O4@PDA@COF的包覆情况良好,但没有观察到明显的三层结构。最后,通过紫外可见吸收光谱检测了Pd(OAc)2-COF和Fe3O4@PDA@COF-Pd(OAc)2在MO还原反应中的催化性能,在加入Na BH4之后,Pd(OAc)2-COF和Fe3O4@PDA@COF-Pd(OAc)2分别在120 s内即完成了对MO的催化,催化表观速率常数分别为4.37×10-2/s和4.39×10-2/s。
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