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金属-有机骨架材料(metal-organic frameworks,MOFs),也称作多孔配位聚合物(porous coordination polymers,PCPs),它是由金属离子与多种多样具有配位功能的有机配体桥连而成的一种高度多孔的化台物。MOFs材料拥有比表面积大,孔洞结构丰富,孔径尺寸可调,化学性质易修饰等特点,在吸附、过滤、药物负载与运输、催化、光电材料等诸多领域具有重要的潜在应用。同时,由于MOFs属于晶态材料,其力学性能与传统的多孔材料(活性炭,沸石等)相比较差,这在一定程度上限制了MOFs材料的应用,为了改善这一状况,将MOFs材料薄膜化成为行之有效的方法,目前受到了研究者的广泛关注。
随着科学的不断发展,越来越多的智能膜、催化涂层、传感器等一些与纳米技术相关的器件及设备对薄膜材料的结构性能、化学功能、孔性能等有着更高的要求。本文选择在不同载体表面生长多种MOFs晶体薄膜,对比和研究MOFs晶体薄膜化方法,优化薄膜制备工艺,分析测试材料特性;并针对铟(In)化合物对醛类化合物硅腈化反应的催化作用,制备了In-MOF薄膜材料,探讨研究了其对苯甲醛硅腈化反应的催化性能。主要内容如下:
1.MOFs/玻璃薄膜的制备
以普通玻璃载玻片为载体,采用原位生长法、物理负载法、载体表面修饰法等制备了Cu-BTC,ZIF-8两种晶体薄膜,对比各种方法的优劣,分析表征了所获得晶体薄膜的性能,结果表明受玻璃表面物化性能的影响,相比较于以羧酸为有机配体形成的MOFs而言,玻璃表面更有利于以咪唑类为有机配体的MOFs晶体膜的生长。
2.MOFs/FeCrAl薄膜的制备
FeCrAI纤维丝由于其韧性好、易加工、耐高温、强度大等特点常以金属毡的形式应用于过滤、吸附、催化剂的负载等领域。本课题中以FeCrAl纤维丝为载体采用原位生长法和二次生长法在其表面制各了以Al3+、Ga3+、In3+等为金属源的多种MOFs晶体薄膜,对比了两种合成方法的优劣,分析表征了所获得晶体薄膜的性能,结果表明FeCrAl纤维丝表面的有效修饰促进了MOFs晶体在纤维丝表面的定向共生生长,获得了连续致密的MOFs晶体薄膜。
3.In-MOFs的催化性能
采用二次生长法成功在FeCrAI纤维丝上制备出连续致密的In-BTC/FeCrAl薄膜,将其作为苯甲醛与三甲基氰硅烷反应体系的异相催化剂,研究探讨了其对苯甲醛硅腈化反应的催化作用,气质联用仪测试结果表明In_BTC/FeCrAl薄膜能够有效催化苯甲醛的硅腈化反应,苯甲醛的转化率由22.24%提升至96.10%。
随着科学的不断发展,越来越多的智能膜、催化涂层、传感器等一些与纳米技术相关的器件及设备对薄膜材料的结构性能、化学功能、孔性能等有着更高的要求。本文选择在不同载体表面生长多种MOFs晶体薄膜,对比和研究MOFs晶体薄膜化方法,优化薄膜制备工艺,分析测试材料特性;并针对铟(In)化合物对醛类化合物硅腈化反应的催化作用,制备了In-MOF薄膜材料,探讨研究了其对苯甲醛硅腈化反应的催化性能。主要内容如下:
1.MOFs/玻璃薄膜的制备
以普通玻璃载玻片为载体,采用原位生长法、物理负载法、载体表面修饰法等制备了Cu-BTC,ZIF-8两种晶体薄膜,对比各种方法的优劣,分析表征了所获得晶体薄膜的性能,结果表明受玻璃表面物化性能的影响,相比较于以羧酸为有机配体形成的MOFs而言,玻璃表面更有利于以咪唑类为有机配体的MOFs晶体膜的生长。
2.MOFs/FeCrAl薄膜的制备
FeCrAI纤维丝由于其韧性好、易加工、耐高温、强度大等特点常以金属毡的形式应用于过滤、吸附、催化剂的负载等领域。本课题中以FeCrAl纤维丝为载体采用原位生长法和二次生长法在其表面制各了以Al3+、Ga3+、In3+等为金属源的多种MOFs晶体薄膜,对比了两种合成方法的优劣,分析表征了所获得晶体薄膜的性能,结果表明FeCrAl纤维丝表面的有效修饰促进了MOFs晶体在纤维丝表面的定向共生生长,获得了连续致密的MOFs晶体薄膜。
3.In-MOFs的催化性能
采用二次生长法成功在FeCrAI纤维丝上制备出连续致密的In-BTC/FeCrAl薄膜,将其作为苯甲醛与三甲基氰硅烷反应体系的异相催化剂,研究探讨了其对苯甲醛硅腈化反应的催化作用,气质联用仪测试结果表明In_BTC/FeCrAl薄膜能够有效催化苯甲醛的硅腈化反应,苯甲醛的转化率由22.24%提升至96.10%。