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1、ApplicationsofMetal—OrganicFrameworkstoAdsorptionandCatalysisThisThesisSubmittedtoZhejiangNormalUniversityfortheRequirementsforaDegreeofMasterofScienceHuixianYuProf．dr．ir．WeidongZhuProf．dr．JianwuXieKeyLaboratoryoftheMinistryofEducationforAdvancedCatalysisMaterials,InstituteofPh
2、ysicalChemistryZhejiQngNormalUniversityMay2012金屬有機(jī)骨架材料在吸附和催化中I摘要金屬有機(jī)骨架材料(Metal．organicframework，MOFs)作為一類新型的多孔材料，在過去二十年中，無論是在前期的合成還是后期的性能研發(fā)上都得到了快速的發(fā)展。MOFs材料之所以成為目前科學(xué)界的研究熱點，是因為這一類材料自身具諸多優(yōu)良性能，例大的比表面積、高的孔隙率、可裁剪孔道結(jié)構(gòu)、化學(xué)可修飾等。眾多設(shè)計合成的MOFs材料除了在氣體吸附、存儲和分離中的應(yīng)用外，還廣泛地應(yīng)用到光學(xué)、磁學(xué)、藥學(xué)、催化、熒光等領(lǐng)域。在M
3、OFs材料已有的結(jié)構(gòu)特征和應(yīng)用基礎(chǔ)上，通過化學(xué)修飾，研發(fā)其性能具有重要的理論研究意義和實際應(yīng)用價值。本文在以下幾個方面展開了工作：1．NH2．Fe．MIL．101材料的合成。通過調(diào)變所加入混合配體BDC和NI-12．BDC中氨基配體的含量，合成了具有高熱穩(wěn)定性、高氨基含量、高比表面積和孔隙率的NH2一Fe—MIL一101材料。通過．196℃下N2吸附和熱重分析表征，結(jié)果表明不同氨基含量的樣品其比表面積、孔容積和熱穩(wěn)定性隨氨基含量的增加呈現(xiàn)降低趨勢。這是由于氨基配體的加入增大了孔道間的空間效應(yīng)，降低了分子骨架的穩(wěn)定性。采用體積法測定了氨基材料上C02的
4、吸附等溫線，結(jié)果表明該材料對C02具有強(qiáng)的吸附親和性和高的吸附容量。2．CPO．27(Ni)的合成及對氣體吸附性能的研究。合成了CPO．27(Ni)，并將其應(yīng)用于C02／CH4和C2H4／C2H6吸附分離。結(jié)果表明，由于CPO一27(Ni)@的不飽和鎳離子與C=O(C02)和C=C(C2H4)dO的兀鍵問存在強(qiáng)的相互作用，對C02和c2H4具有較高的吸附選擇性，用理想吸附溶液理論預(yù)測了C02／CI-14和C2HdC2H6混合氣體在CPO。27(Ni)上的吸附分離性能。3．合成、活化MIL一101(Cr)，后嫁接獲得的NH2-MIL一101并應(yīng)用于堿催
5、化反應(yīng)中。系統(tǒng)研究了不同極性的醇(乙二醇、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇和戊醇)和熱的NH4F溶液作為溶劑對合成MIL-101(Cr)活化影響。在優(yōu)化條件下，獲得具有高比表面積的MIL一101(Cr)(Langmuir比表面積為5777cm3g。1)。以乙二胺為胺源后嫁接得到不同氨基含量的NH2．MIL．101催化劑，通過元素分析和紅外表摘要征證實已成功地將氨基嫁接到了MIL．101(Cr)上。將制備的催化劑應(yīng)用到諾文格爾縮聚(Knoevenagelcondensation)和亨利反應(yīng)(Henryreaction)中，通過篩選反應(yīng)溶劑、反應(yīng)時問和不同氨基含量
6、的催化劑獲得最佳反應(yīng)條件。首次將氨基功能化MIL．101應(yīng)用于亨利反應(yīng)中，一步制各重要有機(jī)中間體0【一硝基苯乙烯。關(guān)鍵詞：金屬有機(jī)骨架材料；后嫁接；氨基功能化；吸附分離；催化IIApplicationsofMetal—OrganicFrameworkstoAdsorptionandCatalysisABSTRACTMetal-organic行arneworks(MOFs)，asanewclassofporousmaterials，havebeenrapidlydevelopedinthelast20yearsintermsofeithertheiri
7、nitialsynthesisortheirlaterapplication．ResearchonMOFshasbecomeahottopic，mainlyduetoMOFspossessingsomeexcellentproperties，suchaslargespecificsurfacearea,highporosi夠，adjustableporesize，andchemicalmodification．ThesynthesizedMOFshavebeennotonIyappliedtogasadsorption，storage，andsepa
8、rationbutalsotooptics，magnetics，pharmacy，catalysis，flu
