金属甲酸框架材料的制备及其性能与应用

来源 :武汉理工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:w66827552
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
金属有机框架(MOF)结构材料作为一种新型多功能材料,受到了学者们的广泛关注和深入研究。由于其兼具无机材料和有机材料的特性,而且还具有孔隙率高,比表面积大,结构与功能可调控等优点,使其在气体储存,催化,生物医学,荧光传感,储能等诸多领域有着广阔的应用前景。本文主要以一类双金属甲酸框架MOF作为研究中心,通过实验室常用的溶剂热法制备了化学式为[NH2(CH32][FeM(HCOO)6](M=Fe、Mn、Co)的三种MOF材料,并对其结构与性能进行了研究。随后,将三种MOF材料与PVDF聚合物基体复合,以更好地发挥其铁电性能优势,且更好的应用到实际生产中。最后,以这三种MOF为前驱体,制备出具有多孔碳/金属氧化物结构的衍生物,探究其衍生物在作为超级电容器的电极材料方面的应用。主要分以下三个部分进行了研究:(1)采用溶剂热法制备得到了三种MOF材料FeFe-MOF、FeMn-MOF和FeCo-MOF。FTIR、XRD和SEM分析表明三种MOF材料具有类似的结构与形貌,且证实其化学式为[NH2(CH32][FeM(HCOO)6](M=Fe、Mn、Co),此种方法简单易得且环保。根据多铁电MOF材料的性质可知,其中客体分子均存在一个相变,本文合成的这类材料相变在比-80℃更低的区间内。磁性能分析表明,在80 K-300 K的温区中,所合成的MOF材料均未发生磁相变,并判断这三种MOF材料均为亚铁磁化物。介电性能显示,三者具有类似的介电行为,在104 Hz下介电常数在11-13之间,且具有较小介电损耗。(2)使用熔融共混的方法将(1)中合成的MOF与PVDF基体复合,制备得到了一系列MOF/PVDF复合薄膜。从SEM照片中可以看到,在相同的质量分数(5 wt%)下,三种MOF材料在PVDF中都有着较好的分散性。FTIR与XRD分析表明,选择适量的MOF材料作为填料,有助于促进PVDF的晶型转变,从而提高复合材料的介电性能。进一步研究了MOF填料的添加量对复合材料的介电性能影响,结果显示在添加量为5 wt%时,具有最好的介电性能,即较高的介电常数和较低的介电损耗。当MOF的质量分数超过高于5%之后,由于整个复合材料的缺陷增加,从而导致了介电性能的变差,尤其是增大了介电损耗。(3)以(1)中制备的MOF为前驱体,通过高温热处理制备了其衍生物C-FeFe-MOF、C-FeMn-MOF和C-FeCo-MOF三种复合材料,表征结果证实C-MOF为多孔碳-金属氧化物。而兼具了碳材料的高导电性和金属氧化物的赝电容特性,还有适合电解液与活性物质反应时粒子穿梭的多孔结构,使这种衍生物复合材料具有较大潜力成为超级电容器的电极材料。电化学分析结果也进一步证实了该结论。三种材料作为电极材料都具有较好的循环可逆性,较高的比容量和较好的循环稳定性。阻抗测试分析结果显示,这三种工作电极具有较小的内阻,说明MOF基复合结构材料作为超级电容器的电极材料具有较大的应用前景。其中C-FeMn-MOF具有最高的比容量(在0.5 A/g的电流密度下进388.9F/g)和最好的循环稳定性(在1 A/g的电流密度下循环5000次后,保持率为93.7%)。说明C-FeMn-MOF复合材料具有更适合的微观结构,同时Mn金属也更适合用来做超级电容器的活性物质。
其他文献
目的:探讨推拿对肝气郁结型颈椎病的临床疗效.方法:采用推拿辨证论治的方法(100例)(治疗组)并与传统的治疗方法相比较(80例)(对照组),同时观察疗效、HAMD及血液流变学变化.结
枣为鼠李科枣属,原产于我国黄河流域,栽培历史有5000年之久。目前查明有近800个品种,品种资源非常丰富。其中,部分品种极具观赏性,近年来已引起人们的关注,并且正在逐步对其加以开
我国传统观赏芍药品种群,由于种源单一,品种的特性无法得到根本性改良。西方通过在亲本中增加欧美特有的种质资源,形成了一类新优的芍药类群——杂种芍药,成为芍药属观赏植物
文章详细叙述了基于CPCI总线设备的电磁兼容问题,从电路设计和结构屏蔽两个方面着手并深入地进行了电磁兼容分析,通过不断的试验和探索,最终解决了某无人机载设备的电磁兼容
大学英语教学要充分认识教学过程中同步导入文化背景知识的必要性与重要性,教材与文化内容要紧密结合,以扩大文化教学范围;课程设置要重视文化与交际,加强文化教学力度;要加
在英语教学中,阅读是学生普遍觉得难的一部分,教学时也要讲求方法,这样才能让教学效率更高。思维导图是一种新型教学方法,将其运用在英语阅读教学中能有效提升教学效率,帮助
<正>目的巨噬细胞主要通过吞噬病原体来调控天然免疫与获得性免疫应答反应参与哮喘的发病,目前普遍认为支气管哮喘的主要发病机制是Th1/Th2型细胞因子分泌的失衡。研究认为巨
会议
为建立起建材工程建设行业企事业单位及用户的联系,BICES主办方近日走访了中国建材工程建设协会.就建材工程建设行业合作达成了意向。
<正>从人类生活方式和认识方式的视野来看,建筑异化破坏人们原有的生活方式,造成了人与自然环境的尖锐对立。建筑异化是建筑与人、自然和社会矛盾对立的外在体现,它有物质化
会议
应用有限元软件建立桥式起重机三维计算模型,基于模态分析结果,利用反应谱法对起重机进行了抗震计算。求解起重机在最大操作负载及安全地震(SL-2)载荷作用下的最大响应,验证了起重