以介孔TiO_2膜为过渡层在玻璃基底上制备Cu_3(BTC)_2连续膜

通过在玻璃基底上预先制备一层介孔TiO_2膜作为过渡层用于制备完整的Cu_3(BTC)_2(BTC:1,3,5-苯三甲酸)连续膜。场发射(FESEM)图像显示由此制得的Cu_3(BTC)_2膜在TiO_2/玻璃基底上是致密且连续,膜厚度为200 nm左右。相比之下,Cu_3(BTC)_2晶粒在空白玻璃基底上较难成核并生长,不能形成连续膜,而在无孔TiO_2/玻璃基底上,Cu_3(BTC)_2晶粒与在介孔TiO_2/玻璃基底上一样能够形成典型的八面体Cu_3(BTC)_2但不能形成连续膜。由于介孔TiO_2膜过渡层的存在,Cu_3(BTC)_2晶粒可以与基底结合紧密,经30 min超声波测试后,在介孔TiO_2/玻璃基底上的Cu_3(BTC)_2膜仍然能保持连续且完整形貌,而在空白玻璃基底上的Cu_3(BTC)_2晶粒完全脱落。推断介孔TiO_2的表面性质有利于Cu_3(BTC)_2晶粒的成核,而介孔TiO_2膜的多孔结构可以促进Cu_3(BTC)_2晶粒形成连续的薄膜:介孔TiO_2膜过渡层在Cu_3(BTC)_2膜与玻璃基底间扮演了类似桥梁的重要角色。

层层沉积热处理法制备超薄Cu3(BTC)2膜

基于层层沉积法,引入简单易控的热处理方式在玻璃基底表面制备出高结晶度且致密无裂缝的Cu3(BTC)2膜,并详细探讨热处理温度、组装时间和组装溶剂对Cu3(BTC)2成膜的影响。FESEM分析结果显示:膜层的厚度仅为200nm;热处理有利于获得完整的晶体结构,且高温下膜层不会产生裂纹;组装时间为5min或10min,Cu3(BTC)2颗粒尺寸小且均一。然而,当组装时间延长至20min,尺寸变得不均一,膜层表面变粗糙;通过改变组装溶剂环境,可以制备出不同维数的晶体膜。

Cu_3(BTC)_2对PDMS/PEI复合膜气体分离的改性研究

将金属骨架化合物(MOFs)——Cu3(BTC)2填充到聚二甲基硅氧烷中,制备聚二甲基硅氧烷/聚醚酰亚胺(PDMS/PEI)非对称平板复合膜,进行了4种气体O2、N2、CO2及CH4的渗透过程研究,考察了Cu3(BTC)2填充量及操作条件对膜分离性能的影响.结果表明,随Cu3(BTC)2填充量的增加,4种气体的渗透通量及O2/N2、CO2/N2和CO2/CH4的分离系数较未改性的复合膜均有所提高,其中填充量为25%的改性复合膜获得了较优的效果;随操作压力的升高,气体的渗透通量增大而分离系数略有上升;随操作温度的升高,气体的渗透通量增大,CO2/N2和O2/N2的分离系数有所下降,而CO2/CH4的分离系数略有增加.

Cu3（BTC）2金属有机骨架复合基质膜的制备及流体催化性能

采用溶剂蒸发法制备了Cu3(BTC)2质量分数为60%的Cu3(BTC)2@PS复合基质膜,并对其形貌和结构进行了表征.结果显示, Cu3(BTC)2均匀分布于复合基质膜中且具有较好的热稳定性.以醇醛缩醛化反应为探针反应,测试了复合基质膜的催化性能,结果表明,在该膜催化下苯甲醛的转化率高达99%,苯甲醛二乙缩醛的选择性为99%.此类催化膜具有良好的实用性,能实现连续24 h高效率生产苯甲醛二乙缩醛,可将其应用于工业上的连续化生产.

基材预处理方式对Cu3(BTC)2成膜的影响

采用原位水热法在不同方式预处理的Ti材上制备Cu3(BTC)2(H3BTC为C9H6O6,均苯三甲酸)膜。通过扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X线衍射仪(XRD)等表征手段详细考察预处理方式对Cu3(BTC)2成膜的影响。结果表明:紫外光照射能有效提高Ti材表面的羟基化程度,从而有利于Cu3(BTC)2晶体在表面生长;相比紫外光预处理,Piranha溶液预处理的表面更适合Cu3(BTC)2晶体的生长;在Piranha溶液结合紫外光照射处理的Ti材表面能制备出较连续的Cu3(BTC)2膜。

室温下纳米Cu_3(BTC)_2的配位调控合成

室温条件下,通过配位调控方法合成了MOF家族中非常重要的成员Cu3(BTC)2(也称为HKUST-1,BTC为均苯三甲酸根)。通过调变反应体系的浓度,成功地获得了50～200nm的Cu3(BTC)2晶体。粉末XRD、TGA测试结果显示产物具有高的结晶度及良好的热稳定性,N2吸附测试结果表明产物具有高的比表面积及孔容积。这种具有高的气体吸附能力的小尺寸粒子在实际过程中将有重要的应用前景。

室温下金属有机骨架材料Cu_3(BTC)_2的合成与表征

通过将配体均苯三甲酸H3BTC转化为均苯三甲酸钾,在室温条件下快速获得了金属有机骨架材料中的经典化合物Cu3(BTC)2(HKUST-1),并通过SEM跟踪了晶体的生长过程。粉末XRD测试结果表明化合物为纯相,并具有较高结晶度,TGA测试结果表明产物可稳定存在至300℃,N2吸附测试显示出产物具有高的比表面积及孔容积。研究工作为Cu3(BTC)2这一重要化合物提供了一条简便及低能耗的合成方法。

混合导电体Y_(1-x)La_xBa_2Cu_3O_(7-δ)透氧膜的透氧性能研究

用稳态法研究了具有类钙钛矿结构的Y1-xLaxBa2Cu3O7-δ(x=0．1、0．3、0．5、 0．8和1．0)致密透氧膜在750—1000℃之间的透氧量．实验发现,透氧速率随着La替代Y的比例x的增加而增加;在大约875℃,氧空位的有序-无序转变导致透氧率有一个突然增加．透氧膜的两侧分别为He气氛和空气,当La完全替代Y时,厚1．0mm的LaBa2Cu3O7-δ膜的透氧量达到1．22μmol／s·cm2(1．64 mL／min·cm2)．

氨基化Cu_3(BTC)_2的制备、表征及其催化性能研究

采用3-氨丙基三乙氧基硅烷为修饰剂制备了氨基化Cu3(BTC)2,用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)和氮气吸附等对材料的结构和形貌进行了表征,并考察了材料在苯甲醛和氰基乙酸乙酯的Knoevenagel缩合反应中的催化反应性能。研究结果表明,氨基化的Cu3(BTC)2材料保持原始Cu3(BTC)2材料的结构和形貌。而且,氨基和金属不饱和位点(Cu2+)具有协同催化作用,在Knoevenagel缩合反应中比Cu3(BTC)2表现出更高的反应活性和选择性。反应1h产率为90%,循环使用3次,活性没有明显降低。本研究为金属有机骨架材料的功能化和应用提供了新思路。

金属有机分子筛Cu3（BTC）2在苯甲醇氧化反应中的催化性能

在不同溶剂热反应条件下制备了具有自组装活性中心的金属有机分子筛Cu3（BTC）2，采用XRD和SEM等手段对所制备的Cu3（BTC）2进行了表征，并考察了其在苯甲醇氧化反应中的催化性能。结果表明，Cu3（BTC）2可有效催化苯甲醇氧化反应，在相同的反应条件下，其催化活性高于离子交换法制备的Cu／Y催化剂。Cu3（BTC）2的反应活性和稳定性与反应溶剂的选择有着密切的关系；反应后的Cu3（BTC）2虽然拓扑结构、晶体形貌发生了一定变化，但反应活性仍然保持不变，在丙酮溶剂中重复使用的Cu3（BTC）2甚至表现出高于第一次使用时的反应活性。

金属有机骨架材料Cu_3(BTC)_2的制备及其光催化性能研究

以三水硝酸铜为铜源,通过调控水热温度合成出高结晶度的金属有机骨架Cu3(BTC)2材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和热重(TG)手段对所制备的样品进行表征,同时以甲基橙和罗丹明B作为目标降解物研究Cu3(BTC)2材料的光催化性能。光催化降解结果显示:Cu3(BTC)2材料对罗丹明B有较好的降解效率,水热温度对Cu3(BTC)2材料的结构及光催化效率影响较大,水热温度为140℃制备的Cu3(BTC)2样品具有较高的光催化效率。这主要是由于高的结晶度可以产生更多的光生电子空穴对和提供更多的反应活性位,这将在处理环境污染物方面有着巨大的潜在的应用前景。

氨基修饰的金属有机框架Cu_3(BTC)_2的制备及其CO_2吸附性能研究

首先制备了嫁接氨基的均苯三甲酸,同时以其为原料通过溶剂热法合成了金属有机框架材料Cu_3(NH_2BTC)_2,利用XRD、N_2吸附-脱附、热重、红外、原位红外分析等表征手段对吸附剂进行了表征,并通过固定床测量穿透曲线的方法研究其CO_2吸附性能。结果表明,氨基被成功引入Cu_3(BTC)_2骨架中。氨基修饰的Cu_3(BTC)_2对CO_2有着较高的吸附容量,在10 kPa,50℃的条件下CO_2吸附量为1.41 mmol/g,这源于材料对于CO_2同时存在着物理吸附和化学吸附。

TiO_2/Steel/Cu复合转盘液膜反应器对染料活性艳红X-3B的脱色研究

在TiO_2/Ti-Cu双转盘液膜反应器基础上进行改进,研究制备了以不锈钢为基底的TiO_2/Steel/Cu复合转盘液膜反应器(CRPC-Steel),用于对染料活性艳红X-3B的脱色研究,并对脱色条件进行了优化。结果表明:CRPC-Steel在酸性条件下处理50 mg/L活性艳红X-3B 30 min,脱色率可达86.9%,较TiO_2/Steel单转盘提高了64.4%,也优于TiO_2/Ti-Cu双转盘液膜反应器。最佳脱色条件为:初始浓度为20 mg/L,pH=2.5,Na_2SO_4为2.0 g/L,转速为60 rpm。改进的CRPC-Steel降低了反应器成本、简化了实验装置、初步克服了不锈钢基底不耐酸的缺点,为该技术的工程应用奠定了进一步的研究基础。

金属有机骨架材料Cu3（BTC）2对刚果红的吸附

采用溶剂热法合成了金属有机骨架材料Cu3(BTC)2(BTC为均苯三甲酸根),并对其进行了XRD表征。考察了刚果红初始质量浓度、溶液pH及Na^+浓度等工艺参数对Cu3(BTC)2吸附刚果红效果的影响,对其吸附热力学和动力学进行了研究。结果表明:刚果红初始质量浓度增大,吸附量增大,脱色率逐渐降低;酸性条件下的吸附性能好于碱性条件;Na^+对吸附具有抑制作用,Na^+的浓度越高,抑制作用越明显;Cu3(BTC)2对刚果红的吸附符合Langmuir吸附等温模型和准二级动力模型。

配位聚合物Cu_3(BTC)_2的制备及对废水中活性大红染料的高效去除

用配位调控法在室温下制备了配位聚合物材料Cu_3(BTC)_2。通过粉末XRD、SEM、N_2吸附、TGA等手段对样品的物相、形貌和比表面积及热稳定性进行了表征。结果表明,制备的配位聚合物材料Cu_3(BTC)_2为球形纳米颗粒,BET比表面积为1 183m^2/g。考察了Cu_3(BTC)_2对活性大红染料废水的处理效果,探讨了吸附剂加入量、pH值、活性大红初始浓度及反应时间对吸附过程的影响。结果表明,吸附剂Cu_3(BTC)_2对活性大红染料具有较高的吸附性能,平衡吸附量可达83.33mg/g。吸附等温线拟合结果较好的符合Langmuir模型,动力学研究结果表明吸附过程符合准二级动力学模型。

有机-无机杂化材料Cu3（BTC）2的合成与储氢特性

探索了有机-无机杂化配位聚合物Cu3（BTC）2的水热合成。适宜的合成Cu3（BTC）2的条件是373K、晶化3d、Cu（NO3）2和H。BTC的摩尔比0．6～3．0、醇和水的摩尔比0．440～0．146。初步考察了Cu3（BTC）2的储氢特性。结果表明，Cu3（BTC）z在77K、压力为1．41MPa时，储氢量可达到2．10％（质量分数），比典型的硅铝沸石NaX高约0．50％，是一种值得关注的储氢材料。

H_4GeW_(12)O_(40)/Cu_3_(BTC)_2催化Biginelli反应合成3,4-二氢嘧啶-2(1H)-酮衍生物

采用浸渍法以金属有机骨架Cu_3（BTC）_2负载锗钨酸（H_4GeW_（12）O_（40））制备H4Ge W_（12）O_（40）/Cu_3（BTC）_2催化剂,并用该催化剂催化芳醛、尿素和乙酰乙酸乙酯通过＂一锅法＂Biginelli缩合反应,以无水乙醇为溶剂,合成6种3,4-二氢嘧啶-2（1H）-酮衍生物;通过熔点的测定,IR,1H NMR和MS等对产物3,4-二氢嘧啶-2（1H）-酮衍生物进行表征。结果表明：在芳醛用量为0.04 mol,n（芳醛）∶n（乙酰乙酸乙酯）∶n（尿素）=1∶1.5∶1.5,催化剂的用量占反应物料总质量的4.0%,反应温度为90℃,反应时间为90 min的条件下,目标产物收率可达63.0%~76.3%。

H_3PW_(12)O_(40)/Cu_3(BTC)_2催化合成环己酮乙二醇缩酮

以Cu_3(BTC)_2负载磷钨酸H_3PW_(12)O_(40)/Cu_3(BTC)_2催化剂催化,环己酮和乙二醇为原料合成环己酮乙二醇缩酮.探讨H_3PW_(12)O_(40)/Cu_3(BTC)_2对环己酮乙二醇缩酮的催化活性,较系统地研究了酮醇物质的量比、催化剂用量、带水剂用量、反应时间等因素对产物收率的影响.实验表明:H_3PW_(12)O_(40)/Cu_3(BTC)_2是合成环己酮乙二醇缩酮的良好催化剂,在n(环己酮)∶n(乙二醇)=1∶1.4,催化剂用量占反应物料总质量0.6%,带水剂环己烷的用量为8 m L,反应时间45 min的最佳条件下,环己酮乙二醇缩酮的收率可达75.9%.

不同生长调节剂下Cu_(3)(BTC)_(2)的合成与表征

以硝酸铜(Cu(NO_(3))_(2))为金属源,1,3,5-苯三甲酸(H_(3)BTC)为有机配位体,利用溶剂热合成法制备了金属有机骨架材料Cu_(3)(BTC)_(2)。在三种不同生长调节剂甲酸、乙酸、正丁醇下分别制备得到了金属有机骨架目标化合物。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅立叶变换红外吸收光谱仪(FTIR)等测试手段对所制备样品的微观表面形貌、晶型结构及表面性质等进行了表征,最后对实验测试结果进行了总结分析。

La_(0.67)Ca_(0.33)MO_3/YBa_2Cu_3O_(7-δ)三明治结构薄膜的表面与界面微结构

用磁控溅射方法生长三明治结构的YBa2Cu3O7-δ/La0.67Ca0.33MnO3/YBa2Cu3O7-δ(YBCO/LCMO/YBCO)薄膜。该薄膜为完全(001)取向。掠入射X射线反射结果表明,YBCO/LCMO的界面有互扩散,其扩散长度为几个纳米。表层与界面的方均粗糙度(rms)随着YBCO层的厚度而变化,这与原子力显微镜的测量结果一致;进一步研究表明方均粗糙度与薄膜的失配应变弛豫相关。