本文關(guān)鍵詞：ZnO@ZIFs納米材料的合成及其光電性質(zhì)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(jīng)典的配位鍵結(jié)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(jié)構(gòu)的MOFs,該孔道結(jié)構(gòu)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(diào)整而得到。與單純的MOFs材料相比,MOFs與其它功能材料相結(jié)合而成的異質(zhì)結(jié)構(gòu)則會因為兩者的協(xié)同作用而表現(xiàn)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(yīng)用,ZnO半導體和MOFs組成的核殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)在光電傳感器上具有很大的應(yīng)用前景,它對不同尺寸的分子將表現(xiàn)出不同的光電響應(yīng)。 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(zhì)結(jié)構(gòu)。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(chǔ)上,我們還對ZnO@MOF核殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)進行了系統(tǒng)的光電響應(yīng)探究。主要的研究結(jié)果如下： (1)利用ZnO為基礎(chǔ)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(zhì)結(jié)構(gòu),分別為ZnO@Zn(Im)2、 ZnO@Zn(EIm)2、 ZnO@ZIF-7、 ZnO@ZIF-71,該四種MOF結(jié)構(gòu)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(yīng)溫度對ZnO@MOF核殼結(jié)構(gòu)形貌的影響。 (2)通過時間反應(yīng),對四種核殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)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(xiàn)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(yīng)配體的尺寸大小關(guān)系。ZnO@Zn(Im)2和ZnO@ZIF-7在生長過程中表現(xiàn)為配體分子可以自由進出殼層孔道,呈現(xiàn)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(yīng)”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(tǒng)的研究了ZnO@Zn(EIm)2, ZnO@ZIF-7. ZnO@ZIF-71的光電化學性質(zhì)。ZnO@Zn(EIm)2和ZnO@ZIF-71與我們預(yù)期相符,對四種捕獲劑都表現(xiàn)出與孔道大小相對應(yīng)的選擇性光電響應(yīng),而Zn@ZIF-7卻異常的表現(xiàn)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(jié)構(gòu)中“開門效應(yīng)”或者說“呼吸作用”。
【關(guān)鍵詞】：ZnO@ZIFs復(fù)合材料 核殼結(jié)構(gòu) 水熱合成法 光電響應(yīng)
【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(zhì)與應(yīng)用25-30
• 1.3.1 基于MOFs的分離25-27
• 1.3.2 MOFs在催化上的應(yīng)用27-28
• 1.3.3 MOF在藥物傳遞中的應(yīng)用28-29
• 1.3.4 MOF在傳感器中的應(yīng)用29-30
• 1.4 本論文的選題背景和主要研究內(nèi)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(yīng)投料比對ZnO@Zn(Im)_2形貌和結(jié)構(gòu)的影響46-49
• 2.4.4 反應(yīng)溶劑比對ZnO@Zn(Im)_2形貌和結(jié)構(gòu)的影響49-52
• 2.4.5 反應(yīng)溫度對ZnO@Zn(Im)_2形貌和結(jié)構(gòu)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(yīng)溶劑比對ZnO@Zn(EIm)_2形貌和結(jié)構(gòu)的影響57-59
• 2.5.4 反應(yīng)溫度對ZnO@Zn(EIm)_2形貌和結(jié)構(gòu)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(yīng)溶劑比對ZnO@ZIF-7形貌和結(jié)構(gòu)的影響63-66
• 2.6.4 反應(yīng)溫度對ZnO@ZIF-7形貌和結(jié)構(gòu)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(yīng)溶劑比對ZnO@ZIF-71形貌和結(jié)構(gòu)的影響70-73
• 2.7.4 反應(yīng)溫度對ZnO@ZIF-71形貌和結(jié)構(gòu)的影響73-75
• 2.8 實驗討論75-82
• 2.9 本章小結(jié)82
• 參考文獻82-88
• 第三章 ZnO@ZIFs的光電性質(zhì)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(zhì)測試與討論89-94
• 3.4 本章小結(jié)94
• 參考文獻94-97
• 附錄97-98
• 致謝98-99

【共引文獻】

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