MOF衍生碳复合电极材料制备及电化学性能研究

针对活性炭比电容低的问题,利用金属有机骨架(MOFs)大的比表面积和丰富孔隙结构,研究了一种协同双电层机制与赝电容特性的MOFs衍生多孔碳与活性炭的杂化复合材料。通过设计不同的Zn/Co比和碳化温度,制备了N掺杂多孔碳复合材料。ZCPC@AC-800经三电极体系测试,以6 mol/L KOH为电解质,在0.5 A/g时,比电容为327.5 F/g,高于单金属原子生成的MOF衍生多孔碳复合材料,这是由于纳米复合材料中双金属MOF在热解过程中能提供更加多样的活性位点。此外,在电位窗口为0~1.5 V的3 mol/L KOH电解液中组装的对称超级电容器(ZCPC@AC-800∥ZCPC@AC-800)在375 W/kg的功率密度下,具有21 Wh/kg的能量密度。经循环测试,5 A/g时充放电5000次后,其初始比电容仍保持80%。

多金属MOF衍生多孔碳微波吸收性能研究进展

在对单金属MOF衍生多孔碳微波吸收性能研究进展的基础上进行了拓展,继续研究了多金属MOF衍生多孔碳材料做微波吸收材料的吸波原理和相较于单金属MOF衍生多孔碳的优势。分别从双磁性金属MOF多孔碳、单磁性金属MOF多孔碳和三金属MOF多孔碳3个方面论述了其研究进展。综合上述进展分析了多金属MOF衍生多孔碳做吸波材料存在的问题并对其未来发展方向做出了展望和预测。

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。

MOF衍生物(Fe/NC)活化过硫酸盐对土霉素的高效降解

近年来,以有机金属骨架(MOF)为前驱体制备的MOF衍生物得到越来越多的关注.与MOF相比,热解制得的MOF衍生物具有多变的结构、更高的比表面积和更好的稳定性.本研究采用高温碳化MOF成功制备了Fe/NC材料,研究了不同因素对Fe/NC活化PS降解土霉素(OTC)的影响.在OTC初始浓度为20 mg·L^(−1)、PS浓度为3 mmol·L^(−1)、Fe/NC-900投加量为0.2 g·L^(−1)、初始pH值为6.0的条件下,反应20 min后,OTC去除率最高达到89.18%.活性氧物质淬灭实验证实反应体系中存在硫酸根自由基(SO_(4)^(·−))、羟基自由基(·OH)等多种活性氧物质,其中SO_(4)^(·−)在OTC的降解中起主要作用.在最优催化工艺参数下探究不同水基质对OTC去除的影响.其中Cl^(−)和腐殖酸对OTC的降解几乎没有影响,HCO_(3)^(−)和H_(2)PO_(4)^(−)则表现出轻微的抑制作用,说明Fe/NC的适用范围广.经过五次循环回用后对OTC的降解率仅下降16.85%,表明材料具有较好的重复利用性.本研究为MOF材料在水污染控制领域中的应用提供了新的理论研究,并为四环素类抗生素的降解提供了新思路.

MOF衍生Co-C/FeOx复合材料的制备及其催化CO_(2)还原性能探究

以MOFs为模板,通过水热合成､高温煅烧制备得到Co-C/FeO_(x)复合材料,在300℃､0.2 MPa条件下探究了其对CO_(2)的催化还原性能。通过调控Co-C和FeO_(x)的质量比探究CO_(2)还原产物的分布,结果表明,当Co-C和FeO_(x)质量比为1∶4时,CO_(2)转化率为28.8%,C2H6和C_(3)H_(8)的选择性提高至28.6%。FeO_(x)的引入促进了中间体CO的生成,Co-C和FeO_(x)两者的结合使CO_(2)还原兼顾了CO_(2)转化率与C^(2+)产物的选择性。该研究不仅为CO_(2)选择性还原为多碳产物提供了一种有效策略,还展示了以MOFs为前驱体合成的碳负载金属/金属氧化物复合材料在催化中的应用潜力。

MOF衍生的Ni/C的制备及其氮还原性能研究

电催化氮气还原反应(NRR)因可在常温常压下高效固氮而被认为是一种前景广阔的合成氨的方法,有望替代传统Haber-Bosch工艺。电催化剂的设计和制备是提升NRR性能的关键因素。采用水热法制备了金属-有机框架材料(MOF),通过高温热处理获得MOF衍生的片状Ni/C纳米材料,将其用于NRR反应的电催化剂。研究发现,在0.1mol/L KOH电解液中,电位为-0.9V时Ni/C纳米材料最大的氨产率为66.57μg/(h·mg),法拉第效率高达33.67%,且显示了良好的电化学稳定性。

磷酸化MOF衍生碳基材料(PC-808-PO4)对U(Ⅵ)吸附性能的研究

以MOF-808为牺牲模板,经惰性气氛碳化和磷酸化改性制备磷酸化MOF衍生碳基材料PC-808-PO_(4),并考察其对U(Ⅵ)的吸附性能。结果表明,在p H 5.5和298.15 K时,PC-808-PO_(4)对U(Ⅵ)的最大吸附容量为391.54 mg/g。U(Ⅵ)在PC-808-PO_(4)上的吸附符合Langmuir吸附等温模型和准二级动力学模型,表明其为单层化学吸附过程。PC-808-PO_(4)对U(Ⅵ)的优异吸附效果可用于放射性废水中U(Ⅵ)的去除。

基于Zn-MOF衍生碳的超疏水吸波织物的制备及性能

以2-甲基咪唑和六水合硝酸锌为原料制备了具有纳米级正十二面体结构的锌金属有机骨架多孔衍生碳(Zn-MOF衍生碳)。将其与聚二甲基硅氧烷(PDMS)复合整理在棉织物上制备了超疏水吸波复合功能织物。采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)等对制备材料和复合功能织物的形貌和结构进行表征,结果表明,Zn-MOF衍生碳具有高比表面积多孔结构,具有优异的吸波性能,最小反射损耗为-37.4 dB;当Zn-MOF衍生碳用量为3%(质量分数)时,制备的复合功能织物在8.5 GHz处,最小反射损耗可达-32.4 dB,水滴接触角为151.4°。通过微纳米粗糙结构的Zn-MOF衍生碳和低表能物质PDMS的协同作用,实现了织物优异的超疏水、吸波等多功能协同性。制备的超疏水吸波复合功能织物对常见液滴具有优异的防污性、自清洁性,为长久寿命电磁防护材料的开发提供研究基础。

MOF衍生锌钴复合微结构的制备及环己酮气敏性能研究

采用溶剂热法制备了MOF衍生纯相Zn O和不同比例的Zn O/Co_(3)O_(4)复合微结构,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能量色散谱(EDS)、X射线光电子能谱(XPS)和表面积分析仪对所制备微结构的晶体结构、形貌和化学组成进行了分析.基于上述材料制备气体传感器,探究传感器对多种不同气体的响应特性.实验结果表明:大部分气体传感器在测试温度范围内对环己酮气体的响应值最高,适量Co_(3)O_(4)复合可以有效提高Zn O微结构对环己酮的检测性能.Zn O/Co_(3)O_(4)复合微结构对环己酮的响应值随Co_(3)O_(4)含量的增加先升高后降低,在最佳工作温度(250℃)下锌钴比例1∶0.1的Zn O/Co_(3)O_(4)传感器对体积分数为100×10^(-6)环己酮气体的响应值可达161,是相同条件下ZnO微结构的6.4倍,且响应和恢复时间分别为30 s和35 s,其优异的检测性能主要归因于Zn O和Co_(3)O_(4)之间形成的协同效应.本文的工作在环己酮气体高性能检测方面有重要的应用价值.

双金属MOF衍生的Co掺杂氧化锌多孔材料制备及其气敏性能

采用一种简便的常温反应法制备了金属元素Co掺杂的双金属MOF材料ZnCo-MOF,考察了煅烧温度对最终产物形貌和比表面积的影响。优化的合成工艺为:升温速率1℃/min,煅烧温度600℃,保温时间3 h。用XRD、FESEM、TEM、TGA、BET等测试手段对所得材料的结构和形貌进行了表征。结果表明,600℃煅烧MOF衍生材料形貌为多孔结构的菱形十二面体。将其制成旁热式气敏元件研究了煅烧温度对ZnO纳米材料丙酮气敏性能的影响。结果表明600℃煅烧3 h,含1.5%Co(摩尔比)掺杂的Co0.015Zn0.985O纳米材料在270℃最佳工作温度下对50×10^-6丙酮气体的响应值可以达到54,最低检测限为0.3×10^-6,且具有工作温度低、灵敏度高和选择性好等优点。

Vulcan XC-72R掺杂的MOF衍生CoP-C制备及其电催化析氢性能

通过溶液浸渍法,油浴,煅烧等手段制备Vulcan XC-72R掺杂的MOF衍生CoP-C催化剂。采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X-射线衍射仪、X光电子能谱等手段对MOF衍生CoP-C催化剂进行形貌、组成和结构表征。在酸性介质中进行电化学测试,结果表明:在10 mA·cm^(-2)的电流密度下,CoP-C过电位为134 mV,Tafel斜率为57 mV·dec^(-1),持续工作14 h后电流密度基本保持不变。掺杂Vulcan XC-72R、P原子填补氧空位调整催化剂电子结构和吸附特性有利于增强催化剂导电性。

MOF衍生CoS2-NiS-MoS2/Ti析氢反应润湿性的研究

采用模板法制备MOF衍生CoS2-NiS-MoS2/Ti,利用MOF衍生结构来提升MoS2活性位点数目以及各组分协同作用的同时,研究刻蚀温度对制备出的CoS2-NiS-MoS2/Ti润湿性的影响。

单金属MOF衍生多孔碳微波吸收性能研究进展

现阶段,电子仪器和设备受到空前关注,但是电磁波污染问题也随之加剧,电磁吸波材料可以保护人体和仪器设备免受其干扰,而且对于军用设备的隐身也会起到重要的作用。金属有机框架(MOFs)是一种三维多孔结构,其合成方法简单,尺寸形貌和孔径大小可控,形状结构稳定。其衍生的多孔碳材料因具有较强的导电性和较大的比表面积等优点使其成为热门的应用材料。在微波吸收领域,MOF衍生多孔碳材料也展现出巨大潜力。文中从MOF的中心金属出发,对单金属MOF衍生多孔碳材料的研究现状和吸波原理进行了介绍,详细总结了其在微波吸收领域的研究进展,并综合上述进展分析了单金属MOF衍生多孔碳做吸波材料存在的问题,最后对其未来发展方向做出了展望和预测。

MOFs衍生物催化剂制备及气体净化性能研究进展

催化净化是最为常用的气体污染物净化技术之一,具有效率高、选择性高和能耗低等特点。催化剂是催化净化技术的核心。随着节能减排要求不断提高,催化净化技术对催化剂的活性、选择性和稳定性等提出了更高的要求。以金属有机框架(MOFs)为前驱体制备的多孔杂化纳米结构催化剂具有活性位点可控、比表面积高和稳定性高等优点,成为气体净化催化剂的研究热点。本文以MOFs衍生物催化剂为对象,介绍不同种类MOFs衍生物催化剂的结构特点和制备方法;综述近几年MOFs衍生物催化剂在氮氧化物(NO_(x))、挥发性有机物(VOCs)、CO和N_(2)O等污染物催化净化方面的应用研究进展;最后,结合气体催化净化技术在高效催化剂工业应用方面的需求,对MOFs衍生物催化剂的研究方向进行展望。

Co-MOFs衍生的钴基化合物催化氧化典型VOCs研究进展

基于催化氧化技术在挥发性有机化合物(VOCs)末端治理方面有极高的效率,以及近年来金属有机骨架(MOFs)衍生的钴基化合物在催化氧化VOCs中的优异表现,文章总结了4种典型的钴基MOFs(ZIF-67,ZSA-1,Co-MOF-71和Co-MOF-74)及其衍生的钴基催化剂的组成与制备方法,并综述了其衍生物催化氧化几种典型VOCs(甲苯、邻二甲苯、甲醛和丙酮)的研究进展。最后归纳了反应过程中空速和湿度等因素对钴基化合物催化氧化VOCs的影响,探讨了MOFs衍生的钴基催化剂的反应机理,并对MOFs衍生的钴基催化剂在VOCs氧化中的研究进行了展望。

金属有机骨架(MOFs)衍生材料及其在催化领域的研究进展

金属有机骨架(MOFs)材料是一类具有大比表面积和可调孔结构的新型多孔材料,近年来在催化制备精细化学品领域受到广泛关注。在实际催化过程中,MOFs较差的稳定性制约了其在许多反应中的应用。以MOFs为前驱体制备的MOFs衍生材料能够保留MOFs材料结构上的优势,同时解决其稳定性差的问题,极大拓展MOFs材料在催化反应中的应用。综述MOFs衍生材料在催化领域特别是在加氢和氧化制备精细化学品中的研究进展,并对MOF衍生材料面临的问题及其在催化领域的应用前景进行了展望。

MOFs衍生物在尿素氧化中的研究进展

尿素氧化反应(UOR)在缓解现代氢能源制备和废水处理等压力中起着关键作用,引入性能优异的电催化剂有助于降低电化学能耗。金属-有机骨架(MOFs)衍生物因能克服MOFs原有导电性及稳定性差的固有缺陷备受关注,被认为是一种很有前途的电催化剂。本文回顾和总结了基于MOFs衍生物的设计和构建的相关研究:(i)基于镍基/非镍基的UOR的机理分析;(ii)概括了利用结构调控、形貌控制、界面工程和缺陷工程的手段提高电子电导率的策略,同时概括了材料物理特性改变与催化活性的相关性;(iii) MOFs衍生物基于UOR的应用研究。最后,对UOR的后期研究挑战和发展提出了合理的建议。

基于组分设计的MOFs衍生碳基吸波材料的研究进展

金属有机骨架(MOFs)具有孔隙率高、比表面积大等特点,其衍生物重量轻、带宽宽、损耗能力强,具有有序规整以及易设计性的组分结构而被广泛用于电磁波吸收研究。总结了单金属、双金属及金属氧化物MOFs碳基吸波材料作为微波吸收材料的性能、优势及其在电磁波吸收方面的应用等,分析了不同组分和组分设计对电磁波吸收性能的影响。尽管还面临许多的挑战,但MOFs衍生物作为电磁波吸收材料显示出广阔的发展潜力。

用于低温NH_(3)-SCR的MOFs衍生物催化剂研究进展

综述了金属有机骨架材料(MOFs)及其衍生物在低温NH_(3)-SCR中应用的研究进展。深入探讨MOFs热解温度和热解气氛对衍生物形貌、比表面积和结晶度的影响,以及MOFs材料及其衍生物催化剂改性方法的研究。并指出MOFs及其衍生物催化剂的不足以及后续研究方向。

MOFs及衍生物水系锌离子电池正极材料研究进展

水系锌离子电池(aqueous Zinc-ion batteries ZIBS)是一种正在兴起的新兴储能方式,具有容量大、放电过程安全、材料环保无毒等优点被认为在能源储存装置方面具有非常好的发展前景。目前,水系锌离子电池的开发难点在于寻找合适的正极材料,而金属有机框架(mental organic frameworks MOFs)材料及其衍生物因大的孔隙率和比表面积以及高度的可调控性,正被广泛的应用于水系锌离子电池的正极材料。