Cu/MOF双功能催化剂催化乙酰丙酸制取γ-戊内酯的研究

传统化石能源的日益消耗引发了严重的能源危机和环境污染等问题,亟需开发和利用可再生能源。生物质因其资源丰富、成本低廉和清洁的特点,引起了人们的广泛关注。采用简单、高效的溶剂热方法构筑了一种金属有机框架封装金属Cu的新型复合材料,Cu/MOF-808,该催化剂中Cu原子锚定在Zr基金属有机框架MOF-808次级结构单元的缺陷位。Cu/MOF-808催化剂在较温和的反应条件下(140℃),以异丙醇为氢源,通过催化转移加氢路径,将生物质平台分子乙酰丙酸选择性加氢转化为γ-戊内酯,产率达到91.5%。溶剂影响因素结果表明,Cu/MOF-808催化剂在异丙醇中表现出最好的活性和选择性,远高于甲醇、乙醇和仲丁醇体系,主要得益于异丙醇优异的供氢能力。此外,Cu/MOF-808催化剂具有良好的稳定性和可重复利用性,在5次循环后仍能保持较高的催化活性和目标产物选择性。机理研究揭示了MOF锚定的高分散Cu金属位点和MOF中Zr簇的Lewis酸性位点的高效协同作用,促进了乙酰丙酸高效催化转化。

Fe_(3)O_(4)@CuMOF催化文冠果油制备生物柴油的研究

金属有机框架(MOFs)材料的高表面积、结构稳定性和可调功能使其成为制备生物柴油的理想催化剂。本文通过溶剂热法制备磁性Fe_(3)O_(4)@Cu MOF催化剂,利用傅里叶红外变换光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)、N2吸脱附(BET)、热重分析(TG)等手段对催化剂的微观结构和热稳定性进行表征,并应用于文冠果油制备生物柴油的反应中。结果表明:Fe_(3)O_(4)@Cu MOF催化剂表面粗糙多孔,比表面积为206.239 m^(2)/g,平均孔径为6.64 nm,属于介孔材料。Fe_(3)O_(4)@Cu MOF的饱和磁化强度为12.6 emu/g,易分离回收。当催化剂用量为3 wt%、醇油摩尔比为20∶1、反应温度为60℃、反应时间为2 h时,生物柴油产率最高,为75.0%。Fe_(3)O_(4)@Cu MOF循环使用5次后,其催化生物柴油的产率仍能达到69.25%。

AZ31镁合金基Cu-MOF-SA超疏水膜的制备及其耐腐蚀性能研究

腐蚀是影响镁及其合金大规模应用的关键技术难题之一,因可有效隔离金属基底与腐蚀介质的直接接触,从而降低腐蚀速率,制备超疏水表面成为提高镁合金耐蚀性的有效途径。通过一步电沉积方法,在AZ31镁合金基底上成功制备了铜-金属有机骨架-硬脂酸(Cu-MOF-SA)超疏水膜,并对超疏水膜的耐腐蚀性、化学稳定性和耐热性进行了综合研究。结果表明,表面的水接触角可达158°,超疏水膜覆盖的试样在3.5%NaCl溶液中表现出良好的耐腐蚀性能,相比AZ31镁合金基底,其腐蚀电位正移了0.24 V,腐蚀电流密度降低了1个数量级。在pH值为1~14的溶液中浸润24 h后,超疏水膜的水接触角仍可达135°以上,浸泡在pH=1的溶液24 h的超疏水膜的腐蚀电位比AZ31镁合金基底高0.21 V。在20~90℃空气中保温24 h后,超疏水膜的水接触角仍保持在154°以上,80℃下保温24 h后其腐蚀电位比AZ31镁合金基底的高0.22 V,腐蚀电流密度比AZ31镁合金基底的小1个数量级。结果表明,本研究制备的Cu-MOF-SA疏水膜具有良好的超疏水性和耐腐蚀性。

Cu-MOF衍生Cu/CuO复合材料用于丙酮气体传感及性能研究

丙酮在工业中应用广泛,是化学合成中的一种重要原料。暴露于高浓度丙酮气体中会造成机体酮中毒。探索具有高选择性、高灵敏度的、可靠的丙酮气体传感材料至关重要。以过渡金属阳离子Cu^(2+)和1,3,5-苯三甲酸为配体,通过配位键作用制备了Cu基金属有机框架材料。经煅烧得到其衍生Cu/CuO复合材料,用于丙酮气体传感。采用X射线粉末衍射和扫描电镜对其进行结构表征。将Cu/CuO复合物组装成气敏元件,并对其进行气敏性能测试。结果表明:分级结构Cu/CuO衍生物对丙酮具有良好的气敏响应特性,在160℃下,对体积分数为1×10^(-4)的丙酮气体响应值可达2.2,并且对丙酮气体有较好的选择性。

金属有机框架Cu@Sc-MOF纳米酶对5'-三磷酸腺苷的比色/荧光检测

通过溶剂热法制备了一种铜/钪金属有机框架(Cu@Sc-MOF)纳米酶,在H2O2存在下,Cu@Sc-MOF可催化氧化3,3’,5,5’-四甲基联苯胺(TMB)得到蓝色氧化产物oxTMB,并在652 nm处产生特征吸收峰。同样,Cu@Sc-MOF也可氧化邻苯二胺(OPD)生成2-氨基吩嗪(DAP),并在570 nm产生特征荧光发射峰(激发波长为390 nm)。由于5’-三磷酸腺苷(ATP)与Cu2+络合,抑制了Cu@Sc-MOF的催化活性,使得652 nm处的吸光度和570 nm处的荧光强度减弱,基于Cu@Sc-MOF的类过氧化物酶活性,构建了一种用于检测ATP的比色/荧光双模式光谱法。比色和荧光分析法的线性范围分别为2.50~40.00μmol/L和1.00~22.50μmol/L,检出限(LOD)分别为0.60和0.27μmol/L。将上述比色/荧光双模式分析法用于肝癌细胞HepG2细胞裂解液中ATP的检测,加标回收率分别为92.0%~101%和93.2%~97.9%,具有良好的应用前景。

一步电沉积法制备导电Cu-MOF检测左氧氟沙星

采用一步电化学沉积法在玻碳电极(Glassy Carbon Electrode,GCE)表面沉积了铜基导电金属有机框架(Metal-organic Frameworks,MOF)材料,制备了Cu-MOF修饰的电极(Cu-MOF/GCE),考察了Cu-MOF/GCE的电化学性能和它对左氧氟沙星的检测效果.结果表明,该修饰电极对左氧氟沙星的氧化过程具有明显的电催化作用.利用循环伏安法(Cyclic Voltammetry,CV)考察了沉积电压、沉积时间、pH值和扫速对左氧氟沙星电化学行为的影响,结果表明最佳的沉积电压为-1.3 V,沉积时间为300 s,缓冲溶液pH为7.5.在优化后的条件下用差分脉冲伏安法(Differential Pulse Voltammetry,DPV)研究了左氧氟沙星的氧化峰电流值与浓度之间的关系,得出其线性响应范围为25~300μmol/L,检出限达到7.25μmol/L(3 S/N),对左氧氟沙星滴眼液和加标湖水中的回收率为96.1%~112.5%.该电极制备方法简单,灵敏度高,抗干扰性强,为实际样品中左氧氟沙星的测定提供了一种新方法.

ZnFe_(2)O_(4)@Cu-MOF催化剂的制备及其光催化性能研究

文章设计合成出一种新型复合光催化剂ZnFe_(2)O_(4)@Cu-MOF,用FT-IR、XRD、SEM和TG对催化剂的结构、形貌和热稳定性进行了表征;研究了复合材料ZnFe_(2)O_(4)@Cu-MOF对有机染料甲基橙的光催化降解性能;依据光电表征结果和自由基猝灭实验,探究了光催化反应可能的机理。研究结果显示:经模拟太阳光照射120min后,复合光催化剂ZnFe_(2)O_(4)@Cu-MOF对10mg/L的甲基橙水溶液的降解率达到78.68%,分别是单一ZnFe_(2)O_(4)和Cu-MOF的2.59倍和1.34倍,经过4次循环实验后,ZnFe_(2)O_(4)@Cu-MOF对甲基橙降的光催化降解率仅下降了3.70%.ZnFe_(2)O_(4)和Cu-MOF的结合增加了催化活性位点,提高了可见光的利用效率,这有利于载流子在异质界面的聚集和快速分离,使复合光催化剂具有优异的光催化活性和稳定性。

Cu-MOF基材料应用研究进展

近年来,MOF材料由于具有独特的电子结构、易调节的规则孔道和高比表面积等优点被广泛应用于电化学、生物医药、吸附分离等领域,但MOF材料较差的导电性限制了其应用。因此通过对MOF材料改性思路和复合策略的整合与比较可以为MOF材料的广泛应用提供参考价值。以经典的Cu-MOF为例,重点回顾了近年来文献中报道的Cu-MOF基材料的制备路线及其在电化学储能领域的最新应用进展,主要包括电池、超级电容器、电催化等。最后,总结了Cu-MOF基材料研究中存在的问题和机遇,并对其未来发展方向进行了展望,旨在为MOF材料的设计策略与实际应用提供理论参考。

Cu/Mg比对Cu/Mg-MOF-74的CO_(2)吸附性能的影响

Cu/Mg-MOF-74具有比表面积高、微孔结构和碱金属活性位点可调、CO_(2)吸附性能及光催化活性优良等优点,但其Cu与Mg物质的量比(简称:Cu/Mg比)对烟气中CO_(2)吸附选择性影响机制尚不清晰。本研究采用溶剂热法合成了不同Cu/Mg比的Cu/Mg-MOF-74,表征了其CO_(2)光催化性能、CO_(2)和N_(2)吸附量及孔结构,计算了Cu/Mg-MOF-74的CO_(2)吸附选择性,并分析了Cu/Mg比对吸附量、选择性影响机制。结果表明:随着Cu/Mg比减小,Cu/Mg-MOF-74光催化CO_(2)还原为CO和H_(2)的活性先增后减,当Cu/Mg比为0.6/0.4时,其光催化还原CO和H_(2)产率最大,分别为10.65和5.41μmol·h^(-1)·g^(-1)cat(1 MPa,150℃);随着Cu/Mg比减小,CO_(2)、N_(2)在Cu/Mg-MOF-74上的吸附量增加,且CO_(2)吸附量增加显著,当Cu/Mg比为0.1/0.9时,其CO_(2)、N_(2)吸附量最大,分别为9.21、1.49 mmol·g^(-1)(273.15 K,100 kPa);随着Cu/Mg比减小,Cu/Mg-MOF-74的微孔(d1≥0.7 nm)、超微孔(d2<0.7 nm)的面积、体积均增加,当Cu/Mg比为0.22/0.78时,其微孔、超微孔的面积、体积均大于Mg-MOF-74;其选择性随Cu/Mg比减小和CO_(2)浓度增大而改善。CO_(2)在Cu/Mg-MOF-74上的吸附作用包括微孔填充和Mg^(2+)化学吸附,微孔体积是影响其吸附性能的关键。调整Cu/Mg比可调控Cu/Mg-MOF-74的孔结构、CO_(2)吸附量和选择性。

Cu-MOF材料的合成及其对有机小分子的荧光识别

通过水热法合成了一例Cu-MOF材料(化合物1)。单晶衍射分析表明化合物1属于单斜晶系,空间群为P21/c,晶胞参数a=7.309 6,b=10.917 4,c=14.114 5,α=90,β=91.497,γ=90。对化合物1进行荧光性能研究,荧光结果分析表明,在260 nm的激发波长下,化合物1在390 nm处有强的荧光发射峰。并研究了化合物1对不同有机溶剂分子的荧光特性。通过荧光光谱测试表明,化合物1在乙醇溶液中表现出荧光猝灭现象,对乙醇溶剂具有良好的荧光识别性能。

Cu-MOF前驱法制备CuO-TiO_2及其光催化产氢性能

利用Cu的有机骨架材料(Cu-MOF(Cu BTC))中金属离子高度有序的特性,基于高比表面的介孔TiO_2载体,通过煅烧前驱体Cu BTC-TiO_2复合物制备纳米负载型CuO-TiO_2催化剂。使用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X线衍射仪(XRD)、N2吸附-脱附、X线光电子能谱仪(XPS)和紫外-可见光吸收光谱仪(UV-Vis)对催化剂的形貌和结构进行表征,并以甲醇-水体系为气相光催化产氢评价体系。结果表明:通过MOF前驱法制备的CuO-TiO_2催化剂,平均产氢速率达到0.32 mmol/(g·h),在多次循环实验中产氢速率没有明显下降趋势,稳定性较好,明显优于通过沉积沉淀法制备的CuO-TiO_2催化剂。

Cu/Fe-MOF复合材料在水处理过程应用研究进展

随着工农业的快速发展,水环境中工业副产品、有机染料、药物及个人护理品、农药和杀虫剂污染问题亟待解决。Cu基金属有机框架材料(Cu-MOF)无毒、稳定性强、易引入功能基团、易装配,Fe基金属有机框架材料(Fe-MOF)反应活性强、电子传递能力快、多数具备磁性和易回收特性,将两者相结合的复合材料能借助两者的优点,制备得到绿色环保、无二次污染的高效水处理材料,在水处理领域具有广阔的应用前景。本论文对Cu-MOF、Fe-MOF、Cu/Fe-MOF和Cu/Fe-MOF衍生物等材料构建及应用过程进行综述,并对其在水处理领域的进一步发展进行了展望。

金属有机骨架材料MOF(Ni)-74对水中Cu^(2+)的吸附性能研究

采用溶剂热法合成了金属有机骨架材料MOF(Ni)-74,并系统研究了其对水溶液中Cu^(2+)的吸附性能。采用X射线粉末衍射仪和原子吸收分光光度计对样品的物相及其对Cu^(2+)的吸附性能进行了表征。研究了溶液pH、Cu^(2+)初始浓度及吸附剂投加量等因素对Cu^(2+)在MOF(Ni)-74上吸附性能的影响,并对其吸附等温过程和吸附动力学进行了研究。结果表明:在pH 1~6范围内,MOF(Ni)-74吸附Cu^(2+)的最适pH为6。Cu^(2+)初始浓度增大,MOF(Ni)-74对Cu^(2+)的平衡吸附量增大。吸附剂投加量增大,溶液中Cu^(2+)的去除率提高,但Cu^(2+)的平衡吸附量减小。MOF(Ni)-74对Cu^(2+)的吸附符合Freundlich等温吸附模型和准二级动力模型。

MOF为前驱体制备Cu/C催化剂及催化性能研究

为制备单金属相Cu/C催化剂,在室温条件下以苯三甲酸(H3BTC)为配体制备了Cu-MOF前驱体,在制备过程中选取乙醇为溶剂,并考察了在N2氛围下的焙烧温度和Cu2+与H3BTC的物质的量比.采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和N2-吸附技术对合成的Cu/C催化剂进行表征,并以NaBH4还原4-硝基苯酚(4-NP)为探针反应评价其催化性能.

Cu-MOF/rGO锂离子电池负极材料的制备及电化学性能

采用石墨烯掺杂的Cu-有机骨架化合物(Cu-MOF)复合材料(Cu-MOF/r GO)作为锂离子电池负极材料,研究其电化学性能.结果表明:在充放电电流密度为50 m A/g时,充放电循环50次后,材料的放电比容量可达到520m Ah/g.同时该材料也显示出较好的倍率性能和较高的库仑效率.Cu-MOF/r GO是一种具有前景的锂离子电池负极材料.

MOF衍生铜基复合催化剂的制备及其催化氧化CO研究

采用蒸汽诱导法合成铜金属有机骨架材料(Cu-MOF),通过浸渍法将铈引入Cu-MOF骨架结构中得到复合前驱体,再通过高温热处理,制备出新型铜基复合氧化物。研究发现铈的掺杂可以调变铜基复合物的晶型结构,以此作为催化剂,考察铈负载量对铜铈复合氧化物催化效果的影响,并获得催化剂的最佳配伍。优化制备的复合催化剂在180℃和空速50000 h^(-1)条件下,CO脱除效率超过99%,展现出高效的催化氧化CO活性。此外,在Cu-MOF合成中掺入TiO_(2),可以调变氧化铜形成,促进催化剂的催化氧化CO性能。

载钯双金属Cu/Co-MOF的制备及催化降解方面的应用

金属框架材料(MOFs)具有高比表面积、高孔隙率、可重复利用等优点,近年来作为吸附剂在处理染料废水方面得到广泛应用。将2-甲基咪唑同硝酸铜和硝酸钴溶液在室温下按一定比例进行反应合成双金属Cu/Co-MOF,采用硼氢化钠还原将Pd负载在Cu/Co-MOF上,得到分散性能良好的Pd@Cu/Co-MOF颗粒。通过场发射扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)等测试手段对双金属Cu/Co-MOF材料的形貌、结构、组成进行表征。以胭脂红和硼氢化钠这一还原反应为模型,采用紫外-可见分光光度计(UV-Vis)来观察Pd@Cu/Co-MOF颗粒的催化降解性能。结果表明:制得的Pd@Cu/Co-MOF纳米颗粒具有良好的催化降解胭脂红染料的效能,且该催化剂能够多次循环使用,容易大量制备。

Fe2O3@Cu-MOF非均相光-Fenton催化剂的制备及性能

采用一步晶化法制备了Fe2O3@Cu-MOF非均相光-Fenton催化剂,在不同反应条件下考察其对罗丹明B的催化降解性能,通过BET、XRD、SEM、EDS、FTIR对该催化剂的微观结构和表面性质进行表征。结果表明,在可见光照射下,pH为初始溶液值,罗丹明B初始质量浓度为20 mg/L、Fe2O3@Cu-MOF投加量为0.3 g/L、H2O2投加量为3.5 mmol/L条件下搅拌120 min,新型催化剂对罗丹明B的脱色率可达95.23%,且循环使用4次后对罗丹明B仍有很好的脱色效果。对催化剂降解罗丹明B的反应过程进行分析,并对降解机理进行讨论。

低Cu(Ⅰ)掺杂的高效双金属Fe-MOFs催化剂的制备及其催化过硫酸盐降解有机染料的性能研究

本文采用低Cu(Ⅰ)含量掺杂经水热法,构建了具有高效催化活性的双金属FeCu(Ⅰ)-MOFs,并研究了催化过硫酸钾降解罗丹明B的性能。双金属MOFs-FeCu(Ⅰ)BDC-1.5%催化性能最佳,RhB的降解率为98.5%,明显高于单金属FeBDC(68.42%)和Cu(Ⅱ)掺杂的双金属FeCu(Ⅱ)BDC-25%(78.74%)。相应的降解速率常数是FeBDC的5倍,Cu(Ⅱ)掺杂双金属MOFs的4倍。Cu(Ⅰ)掺杂的双金属MOFs催化活性增强的原因为:Cu(Ⅰ)/Cu(Ⅱ)参与晶格配位,造成配体缺失,导致多种金属离子的配位不饱和位点增多;同时多价态双金属之间的相互协同效应,加快了电子的转移效率,促进了Fe^(3+)/Fe^(2+)和Cu^(2+)/Cu+循环,提高了激活PS产生过硫酸根基自由基的效率。

Cu-MOF-199/多壁碳纳米管修饰玻碳电极检测食品包装中迁移的双酚A

通过制备Cu-MOF-199/多壁碳纳米管电化学传感器,并将其用于测定食品包装中迁移的双酚A。显示双酚A在磷酸盐缓冲液pH=7.0,扫描速率为100 mV·s^(-1),富集电位为0.3 V,富集时间为100 s,涂层为3层时有良好明显的反应。在优化条件下,双酚A溶度在20~40μmol·L-1范围内与氧化峰电流差有良好的线性关系,检出限为1.75×10^(-8 )mol·L-1,对于实际样品的回收率为91.0%~99.4%。通过上述方法进行实验,结果表明该方法合理可行,4次重复测定BPA的氧化峰电流响应值的相对标准偏差(RSD)为4.2%以内,说明Cu-MOF-199/MWCNTs复合材料修饰玻碳电极有良好的稳定性和重现性,可用于检测食品包装中迁移的双酚A。