本文選題：分子篩　切入點：有機模板劑　出處：《吉林大學》2017年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：分子篩是一類具有規(guī)則孔道結構且廣泛應用于吸附分離、催化、離子交換等領域的無機微孔晶體材料。有機胺或有機季銨鹽作為模板劑/結構導向劑通常存在于分子篩的孔道或籠中。碳納米點是一類組成主要為碳元素,表面被含氧/氮等基團功能化,尺寸范圍在1-10 nm的碳基納米材料,通常簡稱為碳點。因其具有發(fā)光顏色易調變、低毒、耐光漂白等優(yōu)異的性質,自2004年被發(fā)現(xiàn)以來被廣泛研究。本論文利用分子篩孔道的限域作用,原位碳化其孔道中的有機模板劑來制備發(fā)光的碳點。通過調控分子篩的孔道結構,有機模板劑的種類及碳化條件等,制備了具有不同組成、結構和發(fā)光性質的碳點,詳細研究了所制備碳點的光致變色性質,初步探究了碳點的發(fā)光機理。論文取得的主要成果如下:1.在1.0 Al_2O_3:1.0 MgO:2.2 P_2O_5:5.0 N-methylpiperazine(NMPZ):350 H_2O反應體系中,水熱合成了拓撲結構為CHA的磷酸鋁鎂分子篩Mg APO-44,有機模板劑N-甲基哌嗪(NMPZ)限域在分子篩的cha籠中。將合成的分子篩晶體于空氣氣氛中經400°C煅燒處理四小時,原位生成碳納米點@Mg APO-44復合材料,再通過酸/堿刻蝕無機骨架后提純可得碳納米點(CNDs-z)。此方法制備的CNDs-z粒徑均一,約為2.5 nm,具有石墨化的內核和含氮/氧高度功能化的表面,并顯示出良好的水溶性。在不同濃度的CNDs-z溶液中(0.04 g L-1~1.36 g L-1),碳點可發(fā)生不同程度的聚集,CNDs-z的最優(yōu)發(fā)射波長隨碳點溶液濃度的增大而紅移,通過控制CNDs-z溶液的濃度可實現(xiàn)發(fā)光由藍到紅的全色調變。2.調變N-甲基哌啶(NMPD)為有機模板劑,在1.0 Al_2O_3:1.0 MgO:2.2 P_2O_5:5.0N-methylpiperidine(NMPD):350 H_2O反應體系中,水熱合成了具有CHA拓撲結構的磷酸鋁鎂分子篩Mg APO-44。將合成的分子篩晶體于空氣氣氛中經450°C煅燒處理四小時,制得碳納米點@Mg APO-44復合材料。通過酸/堿刻蝕無機骨架后得到碳納米點(CNDs-d)。研究表明制備的CNDs-d具有與CNDs-z相似的石墨化的內核,但不同的氮/氧基功能化的表面。CNDs-d呈扁球形,具有約2.5 nm的直徑和約1.8 nm的高度。熒光分析表明CNDs-d具有多發(fā)光中心,其中藍色發(fā)光中心顯示出激發(fā)波長依賴的發(fā)光性質,而綠色發(fā)光中心顯示出發(fā)光不依賴于激發(fā)波長的性質。當使用390nm的光源激發(fā),發(fā)射光譜呈現(xiàn)出位于460 nm和515 nm的兩個峰,且雙峰表現(xiàn)出對溫度、p H和羥基自由基等不同的響應,表明其在多模式傳感領域的潛在價值。3.采用薄層色譜技術將CNDs-d分離出CNDs-A和CNDs-B兩種主要的組分,熒光分析表明這兩組分的發(fā)光分別對應著CNDs-d的綠色(G發(fā)光中心)發(fā)光部分和藍青色(B和C發(fā)光中心)發(fā)光部分。對CNDs-A和CNDs-B進行FTIR、UV-vis、XPS、時間分辨發(fā)射光譜等表征以探討CNDs-d各發(fā)光中心的發(fā)光來源。研究結果表明熒光為綠色的CNDs-A含有較少的C=C、C=O、C-OH和較多的NH_2基團,表現(xiàn)出穩(wěn)態(tài)的激發(fā)波長不依賴及時間分辨的時間不依賴的發(fā)光性質,其515 nm的綠色發(fā)光(即CNDs-d的G發(fā)光中心)可歸屬為含NH_2基團的準分子態(tài)發(fā)光。與CNDs-A不同,熒光為藍青色的CNDs-B中含有較多的C=C、C=O和C-OH基團,其在350 nm-520nm發(fā)射波長處表現(xiàn)出穩(wěn)態(tài)的激發(fā)波長依賴及時間分辨的時間依賴的發(fā)光部分(即CNDs-d的B發(fā)光中心)可歸屬為極性表面基團的發(fā)光;其激發(fā)波長位于240 nm-280nm紫外區(qū)的發(fā)光(即CNDs-d的C發(fā)光中心)可歸屬為π-π共軛區(qū)域的發(fā)光。過氧化氫對CNDs-d的多中心發(fā)光的影響及氬氣氣氛碳化產物光譜的分析對比也印證了以上的推論。
[Abstract]:Molecular sieve is a kind of ordered porous structure and is widely used in adsorption separation, catalysis, inorganic microporous crystal materials in the field of ion exchange. Organic amine or organic quaternary ammonium salt as the template agent / structure directing agent is usually found in the zeolite pores or cage. Point is a kind of carbon nano carbon is mainly composed of elements. The surface oxygen / nitrogen functional groups on carbon nano materials, 1-10 nm size range, usually referred to as carbon. Because of its light color adjustable, low toxicity, light bleaching and other excellent properties, since 2004 was found to be widely studied. The confinement effect of molecular sieve pore the organic template in situ carbonizing the pores of the prepared luminescent carbon. The pore structure control of molecular sieve, organic template types and carbonization conditions, were prepared with different compositions, structures and luminescent properties of c-dots,. 緇嗙爺絀朵簡鎵，

本文編號：1597236