论文部分内容阅读
金属有机框架（MOF）具有高度有序的孔径分布、较高的比表面积和结构可设计性等特征,因而在气体吸附/分离、电化学能量转化、多相催化等方面有着广泛的应用。特别是在多相催化领域,关于MOF的研究受到了众多的关注,其框架各个组份都可以作为催化活性中心,骨架中开放的金属位点、经过修饰的有机配体或孔道中非框架组分。但目前对MOF中的缺陷与其催化的影响研究不够充分。本文从MOF缺陷的角度出发,采用多种方法,如等离子体刻蚀、微波合成及微波酸处理诱导产生并调控MOF缺陷,同时保持了金属有机框架结构的稳定性。以苯乙烯环氧化、酯化、转酯化和香茅醛环化作为反应模型,系统研究缺陷对MOF催化性能的影响。主要内容如下:（1）采用等离子体刻蚀的方法诱导HKUST-1缺陷的产生并且用于苯乙烯的环氧化反应。经过刻蚀后的HKUST-1晶体表面的粗糙度增大,结晶度下降,且出现配体缺失的现象,形成了不饱和金属开放位点。制备出的样品通过TGA,BET,EXAFS,XANES等表征证明缺陷的存在。样品P-HKUST-1在催化苯乙烯的环氧化反应转化率高达98%,且催化剂具有良好的稳定性。（2）用酸处理稳定性高的UiO-66和MOF-808一类以Zr6O4簇为基本建筑单元的MOF。利用微波的方法为后处理提供巨大能量,加速盐酸溶液对材料的刻蚀效果。结果表明,经过微波酸处理的MOF材料,骨架中配体的含量显著降低,比表面积增加。在催化实验中,酸处理的MOFs催化性能显著提高,晶体结构依旧保持稳定。（3）采用微波快速合成的方法制备了一系列不同的时间的UiO-66和MOF-5样品。经XRD,BET,TGA等表征分析和催化性能测试,证明微波合成的方法可以大大缩短材料的合成时间,加快晶体的生长,且微波时间影响MOF缺陷的产生。相比传统热合成的材料,微波方法得到的产物表现出更好的催化性能。