【摘要】：近年來,金屬有機骨架材料(MOFs)作為催化劑在合成化學(xué)領(lǐng)域已經(jīng)有顯著發(fā)展。MOFs在所有材料中具有最高孔隙率,并且它們的孔徑大小,形狀,維度可以被精細調(diào)控。MOFs設(shè)計上的多樣性為其在催化領(lǐng)域的應(yīng)用提供了明顯優(yōu)勢。MOFs的活性位點可以存在于金屬或金屬簇節(jié)點、有機配體上,也可以在MOFs的孔或空腔內(nèi)引入活性客體。金屬有機骨架材料可以通過化學(xué)方法設(shè)計成同時具有多種催化活性位點的功能性材料,這使得一種催化劑催化多步反應(yīng)成為可能。第一章,我們對金屬有機骨架材料的結(jié)構(gòu)和其應(yīng)用性能進行了簡要介紹,總結(jié)了金屬有機骨架材料從誕生到快速發(fā)展的研究成果,以及功能性金屬有機骨架材料在催化串聯(lián)反應(yīng)方面的現(xiàn)階段研究狀況。第二章,介紹了金屬有機骨架 MIL-101 (Al,Cr, Fe)和 NH2-MIL-101 (A1,Cr, Fe)系列材料的合成、活化方法,并對它們進行化學(xué)表征。XRD和IR表征證明兩個系列金屬有機骨架材料已經(jīng)成功合成,SEM表征可以清晰的比較出NH2-MIL-101 (M=Al,Cr,Fe)三種晶體結(jié)晶度的高低。第三章,將合成的NH2-MIL-101 (Al,Cr,Fe)應(yīng)用到催化串聯(lián)反應(yīng):脫縮醛—諾文格爾縮合串聯(lián)反應(yīng),它們均展現(xiàn)出良好的催化效果。在最優(yōu)的反應(yīng)條件下,比較了 NH2-MIL-101 (M = Al,Cr, Fe)催化該串聯(lián)反應(yīng)的催化效果。通過相關(guān)資料分析,證明了晶體結(jié)晶度是影響它們催化效果差異的重要原因。第四章,利用過量浸漬法將貴金屬Pd納米粒子引入到NH2-MIL-101 (A1,Cr,Fe)孔洞內(nèi)部,合成了具有Pd納米粒子活性中心的功能性MOFs材料Pd@NH2-MIL-101 (Al,Cr, Fe)。對其進行的化學(xué)表征表明,Pd納米粒子成功引入到MOFs孔洞內(nèi)部且負載過程沒有破壞MOFs主體框架和功能位點。第五章,將合成的Pd@NH2-MIL-101 (Al,Cr,Fe)應(yīng)用到催化串聯(lián)反應(yīng):醇液相氧化—諾文格爾縮合反應(yīng),它們均展現(xiàn)出良好的催化效果。在最優(yōu)的反應(yīng)條件下,比較了 Pd@NH2-MIL-101 (M = Al,Cr,Fe)在催化該串聯(lián)反應(yīng)的催化效果。通過相關(guān)資料分析,證明了納米粒子負載的均勻程度和離子間的協(xié)同效應(yīng)是影響它們催化效果差異的重要原因。第六章,對所做的工作進行總結(jié),為今后金屬有骨架材料在催化串聯(lián)反應(yīng)方面的研究提供借鑒。
[Abstract]:In recent years, (MOFs), a metal-organic framework material, has been developed significantly as a catalyst in synthetic chemistry. MOFs have the highest porosity in all materials, and their pore sizes and shapes. Dimensions can be fine regulated. The diversity in design of MOFs provides a significant advantage for their applications in the field of catalysis. The active sites of MOFs can exist in metal or metal cluster nodes, organic ligands, and so on. Active guest can also be introduced into the hole or cavity of MOFs. Organometallic framework materials can be chemically designed into functional materials with multiple catalytic activity sites at the same time, which makes it possible for a catalyst to catalyze multi-step reactions. In the first chapter, we briefly introduce the structure and application properties of metal-organic framework materials, and summarize the research results from birth to rapid development of metal-organic framework materials. And the present research status of functional organometallic framework materials in catalytic series reaction. In the second chapter, the synthesis and activation of organometallic framework MIL-101 (Al,Cr, Fe) and NH2-MIL-101 (A1, Cr, Fe) series materials are introduced. X-ray diffraction (XRD) and IR showed that two series of organometallic skeleton materials had been successfully synthesized. The crystallinity of NH2-MIL-101 (Mal Al, Cr, Fe) crystals could be clearly compared by SEM characterization. In the third chapter, the synthesized NH2-MIL-101 (Al,Cr,Fe) was applied to the catalytic series reaction: de-acetal-Novinger condensation tandem reaction, which showed good catalytic effect. Under the optimum reaction conditions, the catalytic effect of NH2-MIL-101 (M = Al,Cr, Fe) on the series reaction was compared. Through the analysis of related data, it is proved that the crystallinity of crystals is the important reason that affects the difference of catalytic effect between them. In chapter 4, precious metal Pd nanoparticles were introduced into NH2-MIL-101 (A1, Cr, Fe) pores by excessive impregnation, and functional MOFs materials Pd@NH2-MIL-101 (Al,Cr, Fe).) with active centers of Pd nanoparticles were synthesized. The chemical characterization showed that the Pd nanoparticles were successfully introduced into the MOFs pores and the main frame and functional sites of MOFs were not destroyed during the loading process. In the fifth chapter, the synthesized Pd@NH2-MIL-101 (Al,Cr,Fe) is applied to the catalytic series reaction: alcohol liquid phase oxidation-Novinger condensation reaction, and they all show good catalytic effect. Under the optimum reaction conditions, the catalytic effect of Pd@NH2-MIL-101 (M = Al,Cr,Fe) on the series reaction was compared. Through the analysis of related data, it is proved that the uniformity of nanoparticles loading and the synergetic effect between ions are the important reasons that affect the difference of catalytic effect. Chapter 6 summarizes the work done in order to provide reference for the research on catalytic series reaction of metal-framework materials in the future.
【學(xué)位授予單位】：遼寧大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：O621.251

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本文編號：2460803