金屬有機骨架材料（Metal-Organic Frameworks,MOFs）是由金屬離子或團簇與有機配體通過配位作用自組裝形成的一類新型晶態(tài)多孔材料,基于高比表面積、高孔隙率及易化學(xué)修飾等特性而受到廣泛的關(guān)注。多樣的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和豐富的物化特性使MOFs材料可作為犧牲模板或前驅(qū)體,經(jīng)高溫?zé)峤庋苌龈黝惗嗫滋疾牧�。MOFs衍生材料在延續(xù)母體多孔特性的同時,克服了MOFs穩(wěn)定性差、易失活等問題,通過改變熱解條件,可實現(xiàn)催化活性中心的精準(zhǔn)調(diào)控,拓展材料的應(yīng)用范圍。本論文基于Fe基MOFs材料NH2-MIL-88B（Fe）組成和結(jié)構(gòu)的特點,通過優(yōu)化熱解條件和酸處理方式,衍生出了兩種高效多相催化劑,分別為氮摻雜多孔碳的磁性納米復(fù)合物Fe/Fe3C@NC和單原子Fe催化劑Fe-N-C。采用X射線粉末衍射、N2吸脫附、X射線光電子能譜、拉曼光譜、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡和球差校正透射電子顯微鏡等技術(shù)對催化劑進行了系統(tǒng)化的表征,分別在硫醚和芳烴的選擇性氧化反應(yīng)中考察了催化劑的催化性能。本論文的工作總結(jié)如下:（1）開發(fā)了一種具有核殼結(jié)構(gòu)的氮摻雜多孔碳的磁性納米復(fù)合材料Fe/Fe3C@NC。采用水熱法... 

【文章來源】：浙江師范大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

MOFs材料的組成及功能化修飾示意圖[6]

第一章緒論21.2MOFs衍生材料的概述從MOFs材料出發(fā)，在不同的氣氛和溫度下熱解能夠衍生出不同的材料，如多孔碳材料、金屬氧化物、復(fù)合碳材料和單原子催化劑等[8]，這些材料具有良好的穩(wěn)定性，同時繼承了MOFs母體的部分優(yōu)異特性，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）材料具有高比表面積。MOFs材料自身具有高的比表面積，通過改變熱處理的氣氛、溫度及升溫速率，可將這一優(yōu)勢得以延續(xù)。（2）材料結(jié)構(gòu)具有可控性。MOFs骨架中具有高密度且分布均勻的金屬節(jié)點，精準(zhǔn)控制熱解條件能使衍生材料的催化活性中心分布均勻。（3）材料種類具有多樣性。MOFs材料具有易化學(xué)修飾的特點，有機配體與金屬位點之間又具有多種組成形式，這為衍生材料的發(fā)展提供了諸多制備思路。此外，MOFs衍生材料制備方法簡單，大部分材料經(jīng)一步熱處理即可制備得到，母體結(jié)構(gòu)中的有機配體經(jīng)熱解可直接生成多孔碳模板，也可根據(jù)實際需要，在熱處理前后摻雜和引入氮、磷、硫或各類金屬元素，從而拓展材料的應(yīng)用范圍[9]。圖1.2MOFs衍生的各類材料示意圖[9]1.2.1MOFs衍生材料的種類在諸多的MOFs骨架結(jié)構(gòu)中，目前已有ZIF系列[10]、MIL系列[11]、UiO系列[12]等衍生的材料被相繼報道，MOFs材料種類、熱處理溫度及氣氛的不同為材料的制備提供了多種可能性。

31.2.1.1MOFs衍生多孔碳材料多孔碳材料具有巨大的比表面積、良好的化學(xué)穩(wěn)定性和導(dǎo)電性，在氣體吸附分離、催化、電化學(xué)等方面具有廣泛的應(yīng)用，同時也充當(dāng)著許多催化劑的重要載體。通常，多孔碳材料可采用直接碳化或者物理、化學(xué)活化有機前驅(qū)體的方法制得，但這類方法制備得到的材料多為無序結(jié)構(gòu)且孔徑分布不均，極大程度地限制了它們的應(yīng)用范圍[13-15]。MOFs衍生的多孔碳可由MOFs材料直接碳化或者將MOFs與外來有機碳源（如糠醇、乙二胺和酚醛樹脂等）混合熱解制得，材料具有有序的周期結(jié)構(gòu)、性能可調(diào)控等特點[16-18]。圖1.3MOFs衍生多孔碳材料的制備方法示意圖[17]2008年，徐強課題組[19]首次以MOF-5為犧牲模板，引入糠醇作為外加碳源，經(jīng)1000°C熱解得到了比表面積高達2872m2/g的多孔碳材料，其在電化學(xué)和氣體吸附方面表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，MOFs衍生的多孔碳材料由此興起。2012年，Yamauchi等人[20]將鋁基多孔配位聚合物（Al-PCP）在惰性氣氛下直接碳化，經(jīng)800°C煅燒得到的PCP-800具有5500m2/g的超高比表面積和4.3cm3/g的較大孔體積，且樣品保持了前體的原始纖維形狀，對芳烴類化合物表現(xiàn)出優(yōu)異的選擇性吸附能力。對于骨架中含有氮元素的沸石咪唑酯骨架結(jié)構(gòu)材料（ZIFs），在一定程度上能夠優(yōu)化衍生多孔碳材料的性能，Chaikittisilp等人[10]以ZIF-8為前體，經(jīng)直接碳化制得的氮摻雜多孔碳材料是性能優(yōu)異的超級電容器電極，具有良好的穩(wěn)定性，且研究表明熱處理溫度對所得碳材料的比表面積和孔體積大小有著十分重要的影響。由MOFs衍生的多孔碳為材料的發(fā)展提供了多種可能，近年來，越來越多的MOFs材料如MOF-74[21]、ZIF-67[22]等，也被證實是具有良好發(fā)展前景的犧牲模板或前驅(qū)體。1.2.1.2MOFs衍生金屬氧化物金屬氧化物因獨特的物化性質(zhì)，在能源、?

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3444008