金属有机框架复合材料光催化研究进展

金属有机框架(MOFs)材料已经成为光催化领域的研究热点。MOFs作为多孔材料,具有大的比表面积,有序的孔道结构,易于功能化等优势。然而,由于其较差的光捕获能力和稳定性,限制了其在光催化领域的应用。为了解决这个问题,研究人员开始将客体物质引入到MOF中,形成MOF复合材料。通过活性界面的构建和功能单元的引入,有针对性地优化了光吸收能力、电荷分离和反应活性,从而提高了整体光催化性能。此外,该复合材料具有多种活性位点,具有明确的配位构型,有利于光催化机理的研究。本文主要论述了MOF复合材料的类型,并介绍了它们在光催化分解水、CO2还原和有机反应中的最新应用。

共价有机骨架材料在光催化应用中的最新进展

共价有机骨架(COFs)是具有高表面积和稳定孔隙率的结晶共价聚合物。COFs材料表现出许多突出的特性,如高比表面积和孔隙率、高的化学稳定性和热稳定性、结构易调控等。这些特殊的优势使COFs材料在光催化方面表现出显著的性能。此外,通过离子掺杂和异质结的形成,可以显著提高COFs材料作为光催化剂的活性。本文综述了COF基材料在光催化体系中的最新研究进展。首先,对COFs的制备方法进行了分析和比较。此外,还介绍了COFs基材料光催化反应的基本原理以及光催化制氢、CO2还原、染料降解、有机转化等方面的最新研究进展。

新型压电材料在压电催化/压电光催化领域的研究进展

压电材料具有改善光电子和空穴分离与迁移的卓越能力,因此逐渐引起了研究人员的兴趣。传统压电材料(如BaTiO3、ZnO)的压电效应产生的交变内置电场为载流子的分离和迁移提供了强大的驱动力。除了传统的压电材料外,某些独特的材料,如层状过渡金属二硫化物、铋层结构材料、纤锌矿基半导体、石墨烯、g-C3N4和金属有机骨架材料,都具有压电特性,被认为是新型压电催化剂。本文综述了这些新型压电材料在压电催化和压电光催化应用方面的最新进展。本文综述有望为深入了解和开发更多新型压电催化剂在新兴能源和环境领域的应用提供全面的指导。

氢氟醚的合成及其应用新进展

综述了氢氟醚的合成路线,包括醚类化合物的氟化、含氟烯烃与醇的加成、含氟羰基化合物的烷基化和卤代烃与醇盐的分子间消去。评述了氢氟醚在其应用领域所取得的新进展,重点介绍了氢氟醚在制冷、清洗、发泡以及锂电池等的应用,并提出了今后研发的重点应是开发氢氟醚合成新路线和解决氢氟醚合成的原料来源,以及拓展氢氟醚的应用范围。

光催化氧化芳香醇制芳香醛的研究进展

芳香醛是一类重要的精细化工中间体,常被用于药物、香料等的合成。传统的生产工艺采用氧化法或氯化水解法,其缺点是能耗高,环境污染严重。光催化氧化作为一种绿色的合成技术日益受到人们的关注,传统的半导体材料在光催化氧化芳香醇制芳香醛的反应中选择性差,可见光利用率低。因此,发展新型可见光催化材料是实现光催化氧化技术应用的核心。近几年来,金属有机骨架材料(Metal-organic Frameworks,MOFs)的蓬勃发展为研发具有高选择性催化氧化活性的新型光催化材料带来了新的希望。文章重点阐述了不同光催化材料在选择性氧化芳香醇制芳香醛中的研究现状及存在的问题,并对其发展趋势作了展望。

MOFs材料催化氧化苯乙烯的研究进展

苯乙烯催化氧化成有价值的含氧衍生物在有机化学中是一步重要的基础反应,这在工业上有广泛应用。严重的环境污染问题使得以控制环境污染源头为目标的绿色催化技术受到了研究者们的极大关注。实现这些绿色催化过程的核心是研发新型催化材料。金属有机骨架材料(metal-organic frameworks,MOFs)具有:(1)比表面积和孔容大;(2)高度有序的孔结构和高度分散的不饱和金属离子位点;(3)易于设计、修饰和调变等优点,是一类非常有潜力的多相催化剂或催化剂载体。本文重点阐述了不同MOFs材料在催化氧化苯乙烯中的研究现状及存在的问题,并对其发展趋势作了展望。

光催化还原CO_2的研究进展

CO_2资源化不但可以解决温室效应引起的环境问题同时又可以解决日益严峻的能源枯竭问题,利用光催化转化技术是固定CO_2的理想途径之一,促进光催化固定二氧化碳技术的核心课题是研发高效新型可见光响应的光催化材料。然而,传统的半导体光催化剂在还原CO_2的反应中可见光利用率低且催化活性也比较低。金属有机骨架材料的不断发展为我们研发具有高催化活性的光催化剂带来了希望。本文重点阐述了不同光催化材料对还原CO_2的研究现状及存在的问题,并对其发展趋势作了展望。

Zr基金属有机框架材料的冷热驱动热释电催化性能

将Zr基金属有机框架材料[NH_(2)-UiO-66(Zr)]作为热释电材料应用于冷热驱动催化降解罗丹明B.研究结果表明,NH_(2)-UiO-66(Zr)具有良好的类铁电响应,在冷热循环的驱动下其表面可因热释电效应而诱导产生正负电荷,该电荷会与染料溶液中的氢氧根或溶解氧相结合形成具有强氧化性的羟基自由基和超氧自由基,进而降解有机染料分子,其对罗丹明B的降解效率高达99.5%且具有良好的可循环性.

NH2-UiO-66机械催化降解染料的性能研究

作为类铁电材料,金属有机骨架材料的机械催化降解染料性能的研究还鲜有报道。本研究采用溶剂热法合成了氨基化的Zr基MOF材料NH2-UiO-66,并将其应用于以超声为机械振动源催化降解染料罗丹明B。结果表明:在超声振动5 h后罗丹明B的降解率可达80%,且NH2-UiO-66表现出良好的稳定性;自由基捕获实验表明超声机械振动可诱导NH2-UiO-66表面产生正负电荷,进而形成具有强氧化活性的羟基自由基来分解染料分子。将MOF材料的机械催化技术应用在染料废水处理具有潜在的价值。

MOF/COF复合材料合成与应用研究进展

金属有机骨架材料(MOF)和共价有机骨架材料(COF)因结构易调控、具有较大的比表面积和高孔隙率等优点逐渐成为材料研究领域的热点。但MOF和COF自身仍存在不足,将不同类型的MOF和COF材料进行有效复合,不仅可以保持各自的优势,还可以解决各自存在的不足,在各种应用中表现出优异的潜力。因此,基于MOF/COF的复合材料得到了越来越多的关注和快速发展。本文主要论述了MOF/COF复合材料的合成方法及其在吸附和分离、光催化、传感和储能领域的应用。

共价有机框架材料合成与应用研究进展

共价有机框架(COFs)代表了一种令人兴奋的新型多孔有机材料,它通过强共价键与有机构建单元巧妙地构建而成。明确的晶体多孔结构以及特定的功能为COF材料提供了在各种应用中的卓越潜力,例如气体储存,吸附,催化,化学传感和能量储存。本文重点研究了COF材料的最新研究过程及其应用。同时,也展望了COF材料的发展趋势。

钒氮共掺杂多孔碳催化剂上苄胺氧化偶联合成亚胺

本工作以生物质壳聚糖作为牺牲模板,乙酰丙酮钒为金属钒源,ZnCl_(2)为造孔剂,采用高温热解结合酸洗的策略制备出一种钒氮共掺杂多孔碳(V-N-C)催化剂。表征结果表明,V-N-C催化剂的比表面积高达1470 m^(2)·g^(-1),孔容为1.06 cm^(3)·g^(-1),质量分数为0.19%的钒物种可能以单原子VN_(x)形式高度分散在载体上。在苄胺氧化偶联合成亚胺的反应中,V-N-C表现出高催化性能,底物苄胺的转化率和产物亚胺的选择性均为99%,性能明显优于均相VO(acac)_(2)和多相V_(2)O_(5)催化剂。此外V-N-C催化剂连续重复使用9次也未出现任何活性衰减的问题,且对一系列含有不同官能团的底物也具有优良的普适性。机理研究表明,苄胺和氧气首先分别在催化剂VN_(x)和缺陷位点活化成苄基亚胺和H_(2)O_(2)中间体,然后苄基亚胺与苄胺缩合脱NH_(3)生成目标产物亚胺。

AgNO_(3)/NaY吸附纯化HFE-347的研究

通过等体积浸渍法成功制备了AgNO_(3)/NaY吸附剂,并对其进行XRD、N2吸-脱附和ICP-AES等表征。将制备的AgNO_(3)/NaY应用于1,1,2,2-四氟乙基-2,2,2-三氟乙基醚(HFE-347)中的杂质1,1,1-三氟乙基-1,1,2-三氟乙烯基醚的吸附脱除研究。结果表明,4%-AgNO_(3)/NaY可将HFE-347中1,1,1-三氟乙基-1,1,2-三氟乙烯基醚的浓度由920 mg/kg降至82 mg/kg,去杂率高达91%,为HFE-347在高端领域的应用提供了技术支撑。

氯化氢催化氧化制氯气的研究进展

在众多涉氯化工过程中,氯原子利用率较低,导致产生大量副产氯化氢制约行业发展。氯化氢催化氧化循环制氯气,是一个低能耗、高效率、环境友好可解决大量副产氯化氢的有效途径。本文综述了Deacon催化剂的发展历程,以及不同Deacon催化剂的作用机理。虽然Ru基催化剂已在工业上实现大规模应用,但是如何提高催化剂稳定性,和降低催化剂成本,仍是未来需要重点研究的方向。

Ce基催化剂在HCl催化氧化中的研究进展

氯化学工业过程中会产生大量副产物氯化氢(HCl),虽HCl存在工业用途,但仍供过于求。从HCl中回收氯气(Cl2)既可提高Cl原子的利用率,又可减少HCl对环境的污染。多相催化氧化HCl (Deacon过程)是实现从HCl中回收Cl2最为有效且经济的方法,工业应用中的催化剂以Ru基催化剂居多,但由于Ru稀缺的资源和昂贵的成本,Ce基催化剂成为了可部分替代Ru基催化剂的理想选择。Ce除了具有丰富的矿产资源的优势外,CeO2在Ce3+/Ce4+之间还表现出较好的可逆氧化还原性能,有利于促进催化氧化反应。但是,进一步提高Ce基催化剂的催化活性仍是亟需解决的问题。本文主要综述了Ce基催化剂在HCl催化氧化中的最新研究进展,介绍了如何提高Ce基催化剂的催化性能,同时还阐述了Ce基材料的表面反应机理,对未来Ce催化剂的发展进行了展望。

Ce基催化剂在HCl催化氧化中的研究进展

氯化学工业过程中会产生大量副产物氯化氢(HCl),虽HCl存在工业用途,但仍供过于求。从HCl中回收氯气(Cl2)既可提高Cl原子的利用率,又可减少HCl对环境的污染。多相催化氧化HCl (Deacon过程)是实现从HCl中回收Cl2最为有效且经济的方法,工业应用中的催化剂以Ru基催化剂居多,但由于Ru稀缺的资源和昂贵的成本,Ce基催化剂成为了可部分替代Ru基催化剂的理想选择。Ce除了具有丰富的矿产资源的优势外,CeO2在Ce3+/Ce4+之间还表现出较好的可逆氧化还原性能,有利于促进催化氧化反应。但是,进一步提高Ce基催化剂的催化活性仍是亟需解决的问题。本文主要综述了Ce基催化剂在HCl催化氧化中的最新研究进展,介绍了如何提高Ce基催化剂的催化性能,同时还阐述了Ce基材料的表面反应机理,对未来Ce催化剂的发展进行了展望。

用于Deacon反应的Ru基催化剂的研究现状

化工原料氯的大量使用以及氯原子在众多涉氯化工过程中的利用率很低,导致副产氯化氢的产生量显著增长,制约该行业的发展。Deacon反应是一个低能耗、高效率、环境友好可解决大量副产氯化氢的有效途径,其中Ru基催化剂由于活性高、使用寿命长的优势,是目前唯一的氯化氢催化氧化制氯的商品化催化剂。但是,Ru基催化剂也存在成本高和投资大的缺点,如何降低Ru基催化剂的成本,仍是未来需要重点研究的方向。本文主要综述了用于Deacon反应的Ru基催化剂最新的研究进展,介绍了Ru基催化剂的反应机理、性能改进及回收方法,并对其今后的发展方向作了展望。

含缺陷位金属有机骨架材料的研究进展

金属有机骨架材料(MOFs)作为一种新型的多孔配位聚合物,在近二十年已经被大量研究工作者研究。目前研究表明缺陷位会存在于多种MOFs材料中,含缺陷位的MOFs材料的理化性质与完美晶体相比有明显的不同。本文重点阐述了缺陷位对MOFs材料的孔道结构、热稳定性和材料酸性的影响,并对其发展趋势作了展望。