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《金屬有機骨架材料UiO_66的制備及表征_劉強》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、2016年12月云南化工Dec．2016第43卷第6期YunnanChemicalTechnologyVol．43，No．6doi:10．3969/j．issn．1004-275X．2016．06．001·科學研究·金屬有機骨架材料UiO－66的制備及表征劉強(四川大學化學工程學院，成都610065)摘要:以氯化鋯為金屬鹽，對苯二甲酸為有機配體，N，N－二甲基甲酰胺為有機溶劑，采用溶劑熱法制備UiO－66。通過考察金屬鹽、有機溶劑、有機配體、晶化溫度、晶化時間的影響，確定出的優(yōu)化合成條件為:n(金屬鹽)/n(有機
2、配體)為1.0、n(有機溶劑)/n(有機配體)為25、晶化溫度為100℃、晶化時間為25h。在此條件下，可合成出相對結(jié)晶度較高的UiO－66。關鍵詞:金屬有機骨架;溶劑熱法;UiO－66中圖分類號:TQ426文獻標識碼:A文章編號:1004-275X(2016)06-0001-07金屬有機骨架材料(Metal－OrganicFrame-調(diào)節(jié)劑對其性能的影響兩方面進行分析討論。works，MOFs)是一種由金屬鹽和有機配體通過配1實驗部分位鍵互相連接而形成的多孔無機－有機雜化材［1－3］料。近年來，由于MOFs具有
3、較高的比表面1.1試劑積、孔徑可控和骨架易功能化等特點，在眾多傳統(tǒng)四氯化鋯(98%，上海麥克林生化科技有限多孔材料(分子篩、活性炭等)研究中受到了越來公司)，對苯二甲酸(99%，阿拉丁)，鹽酸、N，N－［4－5］［6－7］越多的關注，尤其在氣體存儲、氣體分離二甲基甲酰胺、甲酸、乙酸、三氟乙酸、苯甲酸、乙［8－9］和催化等領域的應用研究。但是，與多孔材醇(AＲ，國藥集團化學試劑有限公司)。料相比，MOFs自身較差的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定1.2UiO－66的合成性大大地限制了其進一步的發(fā)展。如何提高熱穩(wěn)1)將金屬鹽和一部
4、分有機溶劑混合均勻，完定性和化學穩(wěn)定性成為MOFs材料應用研究中亟全溶解后形成A液;2)將有機配體和剩余的有機待解決的問題之一。溶劑混合均勻，形成B液;3)在攪拌狀態(tài)下將B液UiO－66是2008年由挪威奧斯陸大學研究［10］緩慢滴入A液中，室溫下攪拌30～60min后，將所開發(fā)的、一種含有Zr的金屬有機骨架材料。得反應物料裝入100mL襯有聚四氟乙烯內(nèi)襯的反該材料是由含Zr的正八面體與12個有機配體對應釜中，在100～120℃反應10～40h;4)反應結(jié)束苯二甲酸配位連接而成，形成了擁有八面體中心后，取出產(chǎn)物，
5、減壓抽濾，用去離子水洗滌濾餅2～孔籠(110nm)和八個四面體角籠(約80nm)結(jié)構(gòu)3次，濾餅于200℃下烘干;5)將烘干后的UiO－66的三維骨架，這兩類孔籠之間通過三角窗口(約浸入低沸點有機溶劑中，浸泡或攪拌一定時間后減60nm)相連接。其熱穩(wěn)定性較好(超過500℃)，壓抽濾，用去離子水洗滌2～3次，濾餅于200℃烘是目前金屬有機骨架材料中穩(wěn)定性最好的材料之干后，即得到UiO－66。一。理論上，UiO－66中含有Zr的金屬團簇的配位數(shù)是12，但是在晶體材料合成過程中通常會存2結(jié)果與討論在一定數(shù)量的配體缺陷。適
6、宜的配體缺陷不僅可以增強材料的多孔性，提高其比表面積，而且對晶2.1金屬鹽與有機配體的量比對UiO－66性質(zhì)［11－12］體的分散性具有一定的影響。的影響本文從UiO－66的合成方法和不同種類的金屬鹽和有機配體通過溶劑溶解后兩者之間收稿:2016-09-22作者簡介:劉強(1977－)，男，本科，工程師，主要從事石油化工中烷基化油和聚丙烯生產(chǎn)、技術研發(fā)。liuqiang@yth.cn·2·云南化工2016年第6期具有較強的配位能力，而金屬鹽和有機配體的量2.2有機溶劑與有機配體量比對UiO－66性質(zhì)比是影響UiO
7、－66晶體結(jié)構(gòu)的關鍵因素之一。的影響本文考察了不同的n(氯化鋯)/n(對苯二甲酸)合適的有機溶劑不僅對反應原料具有良好的(0.5、1.0、1.5和2.0)對UiO－66合成的影響。溶解性質(zhì)，還有利于晶體生長各個階段的傳質(zhì)與表1是n(氯化鋯)/n(對苯二甲酸)對UiO－66傳熱，提供晶體生長所必須的環(huán)境，填充進入晶體性質(zhì)的影響。三維孔道，起到一個類似支撐孔道“模板劑”的作表1金屬鹽與有機配體的量比對UiO－66性質(zhì)的影響用。另外，所選擇的有機溶劑與金屬離子也會發(fā)Tab．1Effectofmetalsaltsando
8、rganicligandson生一定的配位反應，則其配位能力要弱于有機配thepropertiesofUiO－66體與金屬離子的配體能力。在金屬有機骨架材料n(氯化鋯)n(有機溶劑)/晶化晶化相對結(jié)溶劑熱合成方法中，過低的有機溶劑用量，不利于樣品/n(對苯n(對苯時間/h溫度/℃晶度/%金屬鹽和配體的溶解混合反應，過高的有機溶劑二甲酸)二甲酸)用量，則大大地提高了生產(chǎn)成本
