由于金屬有機框架材料（Metal-organic frameworks,MOFs）的活性中心密度高和開放可調(diào)的通道有利于反應物和產(chǎn)物的擴散等均相和非均相催化劑優(yōu)點,催化已經(jīng)成為了MOFs材料最先發(fā)展也是發(fā)展最快的領域之一。MOFs相關材料可以用于多種類催化反應,如Lewis酸堿催化,氧化還原催化,環(huán)加成催化,光催化等反應當中,具備多樣可適性。在多相催化方面,MOFs除優(yōu)于傳統(tǒng)材料為改善傳質(zhì)效率、選擇性催化等方面外,經(jīng)特殊設計的MOFs催化材料在結(jié)構(gòu)上還有較高的機械強度和良好的化學穩(wěn)定性等特點,使MOFs材料同時具備了均相催化劑和多相催化劑的特點。目前,負載金屬納米粒子的金屬有機骨架材料在合成和催化方面取得了大量的研究成果,但是人們對材料的組成和微觀結(jié)構(gòu)卻缺乏深入的了解,這不僅阻礙了這種材料的進一步研究,而且增加了同類材料的設計的難度。計算機理論模擬結(jié)合密度泛函理論的方法可以幫助我們進一步揭示金屬納米顆粒在MOFs孔道中的微觀結(jié)構(gòu),模擬催化反應過程中的反應路徑,計算相應不同路徑的反應可行性,為之后設計復雜的復合材料提供相應的理論指導及支撐。本文中,我們主要選取Pt@UiO-66-NH

【文章來源】：浙江師范大學浙江省

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

肉桂醛選擇加氫的幾種反應路徑

第一章緒論5構(gòu)可設計性與可調(diào)控性、高度有序的孔道、高比表面積等優(yōu)點[60]，已經(jīng)發(fā)展成為當前化學和材料科學等重要領域的一個研究前沿與熱點，將廣泛應用潛能于催化、氣體吸附、氣體分離、電化學、熒光醫(yī)藥等多方面領域[61-64]。在過去的20年中，金屬有機骨架（MOFs）受到了廣泛的學術研究，并且正在以工業(yè)規(guī)模出現(xiàn)[65]。當前，在WebofScience中搜索關鍵字“metal-organicframework”和“MOF”時，有超過14000個相關匹配項。然而，對MOFs結(jié)構(gòu)的研究主要集中在少數(shù)幾類材料上。圖1.2列出了在WebofScience中同一時間不同種類的材料相關文獻數(shù)量。從圖1.2中，我們很容易發(fā)現(xiàn)超過1000篇文獻數(shù)量的原生MOFs材料的名稱，而低于1000的原始MOFs材料的研究數(shù)量則呈下降趨勢。其中，由于易于合成，較高的相對穩(wěn)定性和某種特性應用范圍，促使了ZIF-8，MIL-101，UiO-66，MOF-5，HKUST-1等原生MOFs材料在科學研究中有著非常高的關注熱度。圖1.2WebofScience中同一時間不同種類的材料相關文獻數(shù)量1.3.2金屬有機骨架（MOFs）材料在催化方面的應用MOFs材料由于活性中心密度高和開放可調(diào)的通道有利于反應物和產(chǎn)物的擴散等均相和非均相催化劑優(yōu)點[66,67]，催化成為了MOFs材料最先發(fā)展也是發(fā)展最快的領域之一。截至目前，MOFs相關材料可以參加多種類催化反應，如Lewis酸堿催化，氧化還原催化，環(huán)加成催化，光催化等[68,69]反應當中，具備多樣可適性。在多相催化方面，MOFs除優(yōu)于傳統(tǒng)材料為改善傳質(zhì)效率、選擇性催化等這一方面外，經(jīng)特殊設計的MOFs催化材料在結(jié)構(gòu)上還有較高的機械強度

第一章緒論8圖1.3負載型納米催化劑形貌圖由于MOFs具有非常廣泛的拓撲結(jié)構(gòu)，所以它非常適合用于催化設計可以包含多種元素，包括金屬氧化物和金屬氧化物。與傳統(tǒng)的負載型MNPs的氧化物催化劑的選擇性主要來源于氧化物表面接觸的MNPs邊沿[81]的缺點相比，MOFs材料由于其孔道特性適合于所需的選擇性設計來實現(xiàn)。在對肉桂醛催化選擇性加氫方面，Zhang和hu等[44]人使用了一種新的方法，即采用MIL-101、PtNPs和FeP-CMPs合成了MIL-101@Pt@FeP-CMP（圖1.4），并使用該催化劑對肉桂醛進行催化加氫試驗。結(jié)果表明，肉桂醇的轉(zhuǎn)化率為97.6%，選擇性為97.3%，TOF值為1516.1h-1。他們一致認為該催化劑優(yōu)秀的催化性能主要得益于Fe活化了C=O鍵，使得在之后的加氫催化反應中大大提高了對肉桂醇的選擇性。Kuang等[82]人合成了兩種結(jié)構(gòu)為柔性的Pt型催化劑Pt@ZIF-8和結(jié)構(gòu)為剛性的Pt@ZIF-71，用于肉桂醛加氫。與Pt@ZIF-71相比，雖然Pt@ZIF-8對肉桂醇的選擇性更高，但對肉桂醛的轉(zhuǎn)化率更低，其結(jié)果表明，主要是MOFs的限制效應和柔性的結(jié)構(gòu)對催化劑均有影響。由Huang等人設計的PtNi2.20NWs@Ni/Fe4-MOF，通過多孔納米線（NWs）與MOFs的合成，對肉桂醛加氫反應進行催化。其中，肉桂醛的轉(zhuǎn)化率為99.5%，肉桂醇選擇性為83.3%，TOF值77.6h-1，且循環(huán)性能良好（5次運行后無明顯變化）。圖1.4MIL-101@Pt@FeP-CMP結(jié)構(gòu)除了肉桂醛外，醛類還有其他重要的加氫反應。例如，2-甲氧基-4-甲基苯酚是香蘭素的加氫脫氧產(chǎn)物，是制藥工業(yè)中有價值的酚類化合物[83-85]。El-Shall

【參考文獻】：
期刊論文
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