论文部分内容阅读
金属有机骨架材料(Metal-organic framework, MOFs)作为一类新型的多孔材料,在过去二十年中,无论是在前期的合成还是后期的性能研发上都得到了快速的发展。MOFs材料之所以成为目前科学界的研究热点,是因为这一类材料自身具诸多优良性能,例大的比表面积、高的孔隙率、可裁剪孔道结构、化学可修饰等。众多设计合成的MOFs材料除了在气体吸附、存储和分离中的应用外,还广泛地应用到光学、磁学、药学、催化、荧光等领域。在MOFs材料已有的结构特征和应用基础上,通过化学修饰,研发其性能具有重要的理论研究意义和实际应用价值。本文在以下几个方面展开了工作：1.NH2-Fe-MIL-101材料的合成。通过调变所加入混合配体BDC和NH2-BDC中氨基配体的含量,合成了具有高热稳定性、高氨基含量、高比表面积和孔隙率的NH2-Fe-MIL-101材料。通过-196℃下N2吸附和热重分析表征,结果表明不同氨基含量的样品其比表面积、孔容积和热稳定性随氨基含量的增加呈现降低趋势。这是由于氨基配体的加入增大了孔道间的空间效应,降低了分子骨架的稳定性。采用体积法测定了氨基材料上C02的吸附等温线,结果表明该材料对C02具有强的吸附亲和性和高的吸附容量。2.CPO-27(Ni)的合成及对气体吸附性能的研究。合成了CPO-27(Ni),并将其应用于C02/CH4和C2H4/C2H6吸附分离。结果表明,由于CPO-27(Ni)中的不饱和镍离子与C=O(C02)和C=C(C2H4)中的π键间存在强的相互作用,对CO2和C2H4具有较高的吸附选择性,用理想吸附溶液理论预测了C02/CH4和C2H4/C2H6混合气体在CPO-27(Ni)上的吸附分离性能。3.合成、活化MIL-101(Cr),后嫁接获得的NH2-MIL-101并应用于碱催化反应中。系统研究了不同极性的醇(乙二醇、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇和戊醇)和热的NH4F溶液作为溶剂对合成MIL-101(Cr)活化影响。在优化条件下,获得具有高比表面积的MIL-101(Cr)(Langmuir比表面积为5777cm3g-1)。以乙二胺为胺源后嫁接得到不同氨基含量的NH2-MIL-101催化剂,通过元素分析和红外表征证实已成功地将氨基嫁接到了MIL-101(Cr)上。将制备的催化剂应用到诺文格尔缩聚(Knoevenagel condensation)和亨利反应(Henry reaction)中,通过筛选反应溶剂、反应时间和不同氨基含量的催化剂获得最佳反应条件。首次将氨基功能化MIL-101应用于亨利反应中,一步制备重要有机中间体α-硝基苯乙烯。