新型金属有机骨架化合物的合成及其光催化氧化还原反应性质

来源 :东北师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:haizhiren
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
金属有机骨架(MOF)化合物是一类新型的无机有机杂化微孔晶体材料,通过配位键由金属离子与有机连接配体自组装而成。金属离子和有机配体的丰富组成和多种配位模式不仅为MOF化合物提供了数以万计的新颖结构,同时也为设计并实现它们的光化学性能提供了极大便利。最近,以MOF为光催化剂在温和条件下进行有机物转化引起了科研工作者的兴趣,相关研究日渐兴盛并逐渐发展成为光催化领域和MOF研究的热点方向之一。本论文研究从配体官能化为起点,我们使用共轭有机配体通过溶剂热合成方法使其分别与过渡金属离子和碱土金属离子配位构筑了具有新颖结构特征的金属有机骨架化合物。通过单晶X-射线衍射解析了所合成MOF产物的晶体结构,利用粉末X-射线衍射、红外、紫外吸收和热重等对MOF产物的物理化学性质进行了详细表征。我们随后重点研究了以它们为可见光光催化剂通过氧化或者还原反应对有机底物的转化,并对光催化反应的机制进行了详细探讨。具体研究内容如下:1.利用溶剂热法使蒽基羧酸配体与过渡金属Zn2+离子配位合成新型三维微孔Zn-MOF化合物1,分子式为[Zn3(OH)2(ADBEB)2]·3DEF。测试结果表明化合物1具有良好的化学稳定性和热稳定性,并且展现了基于配体的可见光光吸收性质,是潜在合适的可见光光催化剂。我们对化合物1的可见光光催化有机胺氧化和芳香性硝基化合物氢化还原性质就行了研究。实验结果表明,上述光催化氧化还原反应均表现出高的底物转化率和产物选择性。实验和机理研究表明,不同有机胺底物在分子氧为氧化剂时的光催化氧化过程依赖于受光激发的Zn-MOF通过能量转移和电子转移方式活化体系内的分子氧从而分别产生单线态氧(1O2)和超氧自由基(O2·-)等高反应性的活性氧物种。这些高氧化性物种共同促进胺的氧化生成具有对称结构和非对称结构的亚胺产物。同时,基于Zn-MOF催化剂的光致电子转移过程可以实现对芳香性硝基化合物的氢化还原制备对应的苯胺。该工作表明合理利用MOF光催化剂的氧化还原性质可以实现多种底物的转化从而制备在合成化学和经济生产中重要的物质。2.在溶剂热条件下使蒽基羧酸配体与碱土金属Mg2+离子配位构筑了新型二维层状可见光吸收Mg-MOF化合物2,分子式为[Mg2·ADBEB2·6H2O]·2DMA。重点研究了以化合物2为光催化剂对硫醚进行光催化氧化和对硝基苯进行光催化还原反应。实验表明所合成Mg-MOF对于上述有机底物的光催化转化具有良好的底物转化率和产物选择性。机理研究表明,光催化剂的能量转移和电子转移引发了高效光催化硫醚氧化反应,合理利用光催化剂的电子转移过程可以实现硝基苯类底物的光催化还原。研究工作为构筑碱土金属MOF催化剂并探索其光催化性质提供了一定实验经验。
其他文献
在核电工业迅速发展的过程中,核废液处置问题日益凸显。水泥固化技术凭借其高效的废液固化能力和简易的工艺操作与设备要求,常常被应用于中低放射性核废液的处置过程。我国压水堆核电站常用硼酸控制核反应速率,故而核废液中常含有大量硼酸盐,而硼酸盐类物质在水泥中常用作为缓凝剂,延缓水泥的水化进程,严重影响水泥固化体的性能,现有水泥固化技术无法满足高硼核废液处置需求。因此,本文采用合理的技术手段表征硫铝酸盐水泥在
用户身份认证作为计算机及网络系统安全的基础和重要保障手段,在实际中有着广泛的研究和应用。然而,传统的密码等认证方式难以抵挡来自内部的攻击威胁,因此人们一直试图寻找一种更加高效的身份认证方法来满足系统安全的需求。近年来,生物识别在认证系统中的应用越来越受到重视,生物特征很难被人模仿和破解,安全性极高。该技术主要分为两类,一类是基于生理特征的身份认证,但这类识别技术需要特定的硬件支持,将会付出昂贵的成
随着电动车的推广,石油资源紧张带来的危机得到了一定程度缓解,清洁的发电方式被重新重视,给能源产业的发展带来新的生机。为了降低温度对锂离子电池使用的限制,使用相变材料
随着社会的发展和生活水平的不断提高,人们对出行的需求日益增加。不仅给汽车工业带来了巨大的发展机遇,也带来了能源危机和环境污染等问题。CVT混合动力汽车不依赖充电设施,并具有速比连续变化的优势,以其显著的燃油经济性和排放性,被认为是现阶段最具有市场前景的新能源汽车之一。然而,如何发挥CVT混合动力汽车燃油经济性和排放性优势的关键是实时优化能量管理策略。本文以某款CVT混合动力汽车作为研究对象,从实时
具有周期性变化的复合材料或者结构被称为周期结构,当弹性波在周期结构中传播时,特定频率的弹性波会受到周期结构的影响,从而导致波的禁带特性。目前对于单振子周期结构的研
保护渣作为一种保证钢坯表面质量的硅酸盐材料在连铸过程中具有至关重要的作用,它直接影响到钢铁的生产效率。保护渣的种类众多,因此研究保护渣组成-结构-性能之间的关系对于
材料的性质与其结构有着密不可分的联系。在纳米尺度下,不同晶型的同类材料在强度、光电响应、催化活性等理化性质方面存在显著差异,使得晶面调控成为了改善性能的重要研究方向。应变调控作为调节材料内外部应力的一种常见手段,有望在单原子尺度下改变原子间间距及作用力,改变材料的晶面结构,进而对材料的性质进行有效调控。然而,现有的技术无法原位地精确调控应变,限制了其在材料晶型控制方面的发展,阻碍了应变在材料性能提
在自动化制造设备中,自动检测和监控系统是自动化制造系统中的重要组成部分,其中将线阵电荷耦合器件(CCD)图像传感器用于尺寸测量是非常有效的一种非接触检测技术。在烟机滤棒成型机组中需要在线实时检测与监控滤棒的圆周长,CCD光电直径测量装置可以很好地实现滤棒直径(圆周)的在线非接触检测,提高设备对滤棒圆周的检测、控制精度,从而提高滤棒的生产质量和效率。本文以研制光电直径(圆周)检测装置替换原KDF3(
现代无线和移动通信系统的飞速发展,对电磁波射频器件提出了高度集成化、多功能化的要求。为了适应这一趋势,功分滤波器作为一种多功能集成器件,不仅可以作为功率分配器提供
超表面是一种能改变弹性波或者声波传播特性的人工复合结构。这种特殊的结构可以产生超常的物理现象,极大的拓宽结构功能材料的设计应用前景。其应用领域包括无损检测,医学成