机械化学法合成和后修饰分级孔MOFs及其性质的研究

来源 :海南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:a200638012
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金属有机框架(Metal Organic Frameworks,MOFs)是由金属离子或金属团簇与有机配体构成的配位化合物,由于其较大的比表面积、结构的多样性和可调整的孔道,在吸附和分离、传感、药物传递和生物成像等方面的具有较好的应用前景。而具有分级孔结构的MOFs,克服了许多微孔MOFs在大的客体分子扩散和物相转移受限等方面的缺点而引起了研究人员的关注。因此一种简单、无污染的合成具有分级孔结构MOFs的方法是非常值得期待的。本文选择盐(NaCl、KCl)为介质,在机械化学法下以均苯三甲酸H3BTC与一水合醋酸铜Cu(OAc)2·H20为反应原料合成具有分级孔结构的HKUST-1,同时用机械化学法对分级孔HKUST-1接入三乙烯二胺TED后合成提高其对碘蒸气的吸附效率。同时本文也用SDS合成分级孔ZIF-8,以及用HMTA后修饰分级孔 HKUST-1。我们使用NaCl作为固体溶剂和模板来辅助机械化学法合成和后修饰具有微孔、中孔和大孔于一体的分级孔MOFs,整个过程通过一锅法逐步进行。整个机械化学反应可以分为四个步骤:(1)通过球磨将每种反应物与NaCl预先混合lmin;(2)将所得各种反应物的NaCl固溶体混合在一起,然后球磨20min;(3)加入不同含量的TED进一步球磨20min;(4)简单的乙醇和水冲洗,室温真空干燥。通过调节添加的NaCl和TED的量,MOF中的孔的类型、不同类型孔的比例、孔径和功能分子的接枝数全都受到控制。本论文得到的介孔和大孔的数量与微孔的数量之比达到了 25%,克服了 HKUST-1微孔孔径的限制。值得注意的是,分级孔MOFs对染料的吸附效果增强,同时盐辅助的机械化学后合成的MOFs在碘蒸气捕获方面比溶剂热合成的产物表现出更好的性能,我们后合成修饰的样品的碘蒸气吸附效率在100℃达到了 114.1%,明显高于用溶剂热方法得到的93.8%的碘蒸气吸附效率。现在我们正在使用这种有效的方法来制备和功能化其他MOF材料,我们相信,这种简单高效的盐辅助研磨通常可用于其他多孔MOF或其他多孔材料的合成和后合成,然后增强其在催化、吸附等方面的应用。
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