本文關鍵詞：ZnO@ZIFs納米材料的合成及其光電性質的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：金屬有機框架(metal-organic frameworks, MOFs)材料是基于金屬陽離子(如Zn2+)和電子給予體(如羧酸鹽和胺)之間經典的配位鍵結合而成的晶體材料。這兩組分通常在溶液中通過自組裝合成具有剛性孔道結構的MOFs,該孔道結構不會因為溶劑分子或者其它客體分子的移除而塌陷。無機與有機部分的存在使得MOFs的孔徑大小和化學環(huán)境可以通過特定的調整而得到。與單純的MOFs材料相比,MOFs與其它功能材料相結合而成的異質結構則會因為兩者的協同作用而表現出更多的優(yōu)勢。ZnO作為一種半導體功能材料,在光電化學上具有很好的應用,ZnO半導體和MOFs組成的核殼異質結構在光電傳感器上具有很大的應用前景,它對不同尺寸的分子將表現出不同的光電響應。 在這里,我們提出了一種自模板的方法以制備一系列ZnO@MOF核殼異質結構。在合成中,ZnO納米棒及其陣列不僅充當了模板,又為Zn-MOF的形成提供了Zn2+。在此基礎上,我們還對ZnO@MOF核殼異質結構進行了系統的光電響應探究。主要的研究結果如下： (1)利用ZnO為基礎的自模板方法,在H20和N,N-二甲基甲酰胺的溶劑中合成出了四種ZnO@MOF核殼異質結構,分別為ZnO@Zn(Im)2、 ZnO@Zn(EIm)2、 ZnO@ZIF-7、 ZnO@ZIF-71,該四種MOF結構具有不同的孔徑大小。除此之外,我們還詳細研究了溶劑比例和反應溫度對ZnO@MOF核殼結構形貌的影響。 (2)通過時間反應,對四種核殼異質結構ZnO@Zn(Im)2、 ZnO@Zn(EIm)2、 ZnO@ZIF-7、 ZnO@ZIF-71的生長進行了觀察,發(fā)現它們有兩種不同的生長機理。這取決于它們各自的殼層孔道與對應配體的尺寸大小關系。ZnO@Zn(Im)2和ZnO@ZIF-7在生長過程中表現為配體分子可以自由進出殼層孔道,呈現ZnO核逐漸變細,MOF殼逐漸增厚的過程。與ZnO@Zn(Im)2不同的是,ZnO@ZIF-7生長中配體在殼層的自由出入源于ZIF-7的“開門效應”或者說是“呼吸作用”的存在ZnO@Zn(EIm)2和ZnO@ZIF-71的配體很難自由進出孔道,當MOF完全覆蓋ZnO核之后,MOF殼和ZnO核的厚度均無明顯變化。 (3)選用甲醇、異丙醇、叔丁醇和苯甲醇為捕獲劑系統的研究了ZnO@Zn(EIm)2, ZnO@ZIF-7. ZnO@ZIF-71的光電化學性質。ZnO@Zn(EIm)2和ZnO@ZIF-71與我們預期相符,對四種捕獲劑都表現出與孔道大小相對應的選擇性光電響應,而Zn@ZIF-7卻異常的表現出對所有捕獲劑的選擇。此光電化學測試顯示出了殼層ZIFs的尺寸選擇性,并且再次證明了ZIF-7結構中“開門效應”或者說“呼吸作用”。
【關鍵詞】：ZnO@ZIFs復合材料 核殼結構 水熱合成法 光電響應
【學位授予單位】：廈門大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：O627.23
【目錄】：

• 摘要11-13
• Abstract13-15
• 第一章 緒論15-40
• 1.1 骨架類材料的發(fā)展15-19
• 1.1.1 沸石分子篩15-16
• 1.1.2 金屬有機骨架材料16-17
• 1.1.3 沸石咪唑骨架材料17-19
• 1.2 金屬有機框架的合成方法19-25
• 1.2.1 微波合成法20-21
• 1.2.2 聲化學合成法21-22
• 1.2.3 機械化學合成法22-23
• 1.2.4 連接控制23-24
• 1.2.5 后合成修飾24-25
• 1.3 金屬有機框架的性質與應用25-30
• 1.3.1 基于MOFs的分離25-27
• 1.3.2 MOFs在催化上的應用27-28
• 1.3.3 MOF在藥物傳遞中的應用28-29
• 1.3.4 MOF在傳感器中的應用29-30
• 1.4 本論文的選題背景和主要研究內容30-31
• 參考文獻31-40
• 第二章 ZnO@ZIFs的合成研究40-88
• 2.1 前言40-41
• 2.2 實驗試劑與儀器41-42
• 2.2.1 實驗藥品41
• 2.2.2 實驗儀器41-42
• 2.3 ZnO納米棒和ZnO納米陣列的制備與表征42-44
• 2.3.1 制備42
• 2.3.2 表征42-44
• 2.4 ZnO@Zn(Im)_2制備及其合成研究44-54
• 2.4.1 ZnO@Zn(Im)_2的制備44
• 2.4.2 ZnO@Zn(Im)_2的表征44-46
• 2.4.3 反應投料比對ZnO@Zn(Im)_2形貌和結構的影響46-49
• 2.4.4 反應溶劑比對ZnO@Zn(Im)_2形貌和結構的影響49-52
• 2.4.5 反應溫度對ZnO@Zn(Im)_2形貌和結構的影響52-54
• 2.5 ZnO@Zn(EIm)_2制備及其合成研究54-61
• 2.5.1 ZnO@Zn(EIm)_2的制備54-55
• 2.5.2 ZnO@Zn(EIm)_2的表征55-57
• 2.5.3 反應溶劑比對ZnO@Zn(EIm)_2形貌和結構的影響57-59
• 2.5.4 反應溫度對ZnO@Zn(EIm)_2形貌和結構的影響59-61
• 2.6 ZnO@ZIF-7制備及其合成研究61-68
• 2.6.1 ZnO@ZIF-7的制備61-62
• 2.6.2 ZnO@ZIF-7的表征62-63
• 2.6.3 反應溶劑比對ZnO@ZIF-7形貌和結構的影響63-66
• 2.6.4 反應溫度對ZnO@ZIF-7形貌和結構的影響66-68
• 2.7 ZnO@ZIF-71制備及其合成研究68-75
• 2.7.1 ZnO@ZIF-71的制備68
• 2.7.2 ZnO@ZIF-71的表征68-70
• 2.7.3 反應溶劑比對ZnO@ZIF-71形貌和結構的影響70-73
• 2.7.4 反應溫度對ZnO@ZIF-71形貌和結構的影響73-75
• 2.8 實驗討論75-82
• 2.9 本章小結82
• 參考文獻82-88
• 第三章 ZnO@ZIFs的光電性質測試88-97
• 3.1 前言88
• 3.2 實驗藥品及儀器88-89
• 3.3 ZnO@ZIFs的光電性質測試與討論89-94
• 3.4 本章小結94
• 參考文獻94-97
• 附錄97-98
• 致謝98-99

【共引文獻】

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本文編號：260773