NH2-UIO-66负载RuCuMo纳米催化剂的制备及其催化产氢

采用锆盐和2-氨基对苯二甲酸以溶剂热法成功制备了氨基化的金属有机骨架化合物NH2-UIO-66,并利用浸渍还原法成功负载RuCuMo纳米粒子,制备了RuCuMo@NH2-UIO-66催化剂。通过X射线粉末衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、场发射扫描电镜(SEM)等技术对NH2-UIO-66、RuCuMo@NH2-UIO-66的结构、形貌、组成和比表面积进行了表征,并对载体、多金属负载型催化剂以及无载体的RuCuMo纳米粒子的产氢性能进行了分析。结果显示,Ru1Cu2Mo0.5@NH2-UIO-66催化剂的催化活性最高,引入Cu和Mo能显著增强Ru对氨硼烷水解产氢的催化活性。这主要归因于RuCuMo纳米粒子之间强的协同作用,RuCuMo纳米粒子与载体NH2-UIO-66间的双功能效应,以及MOFs上氨基的锚锭作用,可以阻止金属粒子的团聚,促进超细粒子的形成。催化反应的活化能(Ea)为30.1 kJ mol 1,转化频率(TOF)为180.83 molH2 mol R1u min 1,非贵金属Cu和Mo的引入为催化活性的提高和工业应用提供了重要的研究价值。

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。

NH_(2)-UiO-66/PyPD-COF异质结构筑及高效光催化产氢

有机框架化合物因分子水平结构可控、大的比表面积、高孔隙率、分散的化学活性位点以及良好稳定性等优点,在光催化解水制氢方面具有较大的应用潜力。采用溶剂热法,在共价有机框架PyPD-COF的合成过程中引入金属有机框架NH_(2)-UiO-66,原位形成NH_(2)-UiO-66/PyPD-COF异质结。通过TEM、EDS、XPS、FTIR、UV-Vis和光电流测试分析,光催化性能测试等手段对样品进行表征,构筑的NH_(2)-UiO-66/PyPD-COF异质结不仅可以保留原始MOF及COF组分的优良特性,还可在异质界面形成键连,利于促进界面间电荷迁移,降低电子-空穴复合率,提升光催化产氢效率至20.68 mmol·h^(-1)·g^(-1),分别为原始NH_(2)-UiO-66和PyPD-COF的86倍和3倍。同时,界面处的共价键键连使得复合样品具有良好的制氢稳定性,这为构筑高效光催化分解水产氢异质结光催化剂提供了一种新的策略。

UiO-66-NH_(2)负载铜催化剂的制备及其对醇的催化氧化

通过溶剂热法成功制备了一种基于金属有机骨架(MOF)的复合材料Cu-Cu_(2)O/UiO-66-NH_(2),采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)对材料进行全面表征。在空气作氧化剂条件下,以苯甲醇氧化为苯甲醛作为模型反应,系统地考察了溶剂、温度、催化剂各组分用量等因素对催化效果的影响。研究结果表明,该复合催化剂在醇选择性氧化反应中表现出优异的催化性能,60℃下反应5 h便可将苯甲醇定量转化为苯甲醛,并对其他苄基醇、烯丙基醇和杂芳基醇等底物也展现出良好活性。此外,循环利用3次后,该催化剂活性几乎不变,表明其具有良好的稳定性和重复使用性。

BiOCl/UiO-66-NH_(2)复合光催化材料的制备与性能研究

采用溶剂热法成功制备了一种BiOCl/UiO-66-NH_(2)复合光催化剂,通过X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)和N_(2)吸附-脱附比表面积分析(BET)等对其形貌、结构和光催化性能进行表征。结果表明,UiO-66-NH_(2)颗粒均匀地嵌在BiOCl的花状结构上,形成紧密接触的界面。该复合光催化剂在可见光照射下表现出优异的光催化降解罗丹明B(RhB)的性能,经可见光照射40 min可以完全去除溶液中的RhB,降解能力是纯BiOCl材料的3.53倍。光催化活性的增强归因于BiOCl和UiO-66-NH_(2)之间形成的Z型异质结,该异质结促进了光生载流子的有效分离和转移。此外,该复合光催化剂在连续4次循环中表现出良好的稳定性,对RhB的降解率仍保持在90%以上。

介孔及非介孔UiO-66-NH2对水溶液中污染物的吸附性能

以氨基-对苯二甲酸为配体和Zr4+反应制备介孔UiO-66-NH2和非介孔UiO-66-NH2,并对化合物进行表征和分析.研究结果表明,介孔UiO-66-NH2具有明显的介孔孔道;通过对污染物亚甲基蓝、罗丹明B和双氯芬酸钠进行吸附的实验发现,介孔的引入明显增强UiO-66-NH2对水中污染物的吸附性能.在25℃下,充分震荡90 min后,介孔UiO-66-NH2对双氯芬酸钠的吸附率高达99.13%.

基于UiO-66-NH2与适配体之间荧光共振能量转移检测大米中的镉离子

基于荧光共振能量转移猝灭荧光标记的Cd^(2+)适配体建立了一种简便、灵敏和准确Cd^(2+)检测的方法。通过对3种金属有机框架材料(UiO-66-NH2、MIL-101(Cr)和ZIF-8)进行实验,选出其中带正电荷数值更大、粒径适宜且在水中能稳定分散的UiO-66-NH2作为荧光猝灭剂;通过带正电的UiO-66-NH2与带负电的适配体相互作用而产生荧光共振能量转移达到荧光猝灭效果;利用Cd^(2+)与适配体的特异性相互作用,从而释放出荧光标记的适配体,并恢复荧光,以此构建一款Cd^(2+)荧光传感器。实验优化条件下建立的Cd^(2+)荧光传感器在0.01~10μmol/L范围内产生的荧光强度与Cd^(2+)浓度呈良好线性关系;该生物传感器对Cd^(2+)具有良好的选择特异性,能对实际样品中的Cd^(2+)有较好的检出能力。通过调整适配体序列能方便地研究构建其他重金属离子的荧光传感器,使得该传感器具有较好的普适性。

科研型综合化学实验UiO-66-NH2/GO的制备、表征及其对Pb(Ⅱ)的吸附性能研究

开设了UiO-66-NH2/GO的制备、表征及其对Pb(Ⅱ)吸附性能研究的综合化学实验项目。通过各种表征技术验证UiO-66-NH2/GO的表面形貌、结晶度、表面电荷和官能团等物理化学性质。采用静态批式实验法系统考察了不同实验条件下UiO-66-NH2/GO的吸附性能。吸附动力学显示Pb(Ⅱ)在UiO-66-NH2/GO上的吸附遵循准二级动力学模型,化学吸附是影响吸附速率的主要因素。在300 K时,利用Langmuir等温线拟合UiO-66-NH2/GO对Pb(Ⅱ)的最大吸附容量为139.907 mg·g^(-1)。实验内容主要包括材料合成、结构表征和吸附性能测试等,具有先进性、综合性、应用性和研究性,不仅能够提高学生的学习兴趣和实验操作水平,而且有利于培养学生的创新思维和科研素养。

金属有机骨架材料NH_2-UIO-66(Zr)及其后修饰材料的合成

以2-氨基对苯二甲酸为有机配体,无水四氯化锆为金属前驱体,DMF为溶剂,通过溶剂热法合成具有优良稳定性的氨基取代的金属-有机骨架材料NH_2-UIO-66(Zr)。通过XPS和SEM表征其构成和微观形貌,SEM图显示为不规则的颗粒状物质,孔径在2~9μm。进一步在NH_2-UIO-66(Zr)上负载了Pd纳米颗粒形成Pd@NH_2-UIO-66(Zr)材料,金属有机骨架材料结构特征均保留下来,在催化剂方面有很好的发展潜力。

核壳结构NH_(2)-UiO-66@TiO_(2)的制备及其可见光下的甲苯降解性能研究

金属有机骨架(MOFs)在可见光光催化方面具有重要的应用价值,但其通常受制于稳定性不佳和光生电荷复合率高的缺点。与无机半导体复合是提高MOFs活性的有效途径之一。本文以水热法制备NH_(2)-UiO-66,在其表面包裹非晶态的TiO_(2)层,制备出一种核壳结构的MOF@TiO_(2)催化剂(NH_(2)-UiO-66@TiO_(2)),并考察了其在可见光下对甲苯的降解性能。实验结果表明其性能优于NH_(2)-UiO-66及直接固混法制备的样品。在可见光照射下,其3 h内的甲苯降解效率可达76.7%,是NH_(2)-UiO-66的1.48倍。四次重复使用实验证明其光催化性能稳定,仅有轻微失活,且经乙醇洗涤后可恢复活性。采用X射线衍射(XRD)等表征手段考察了其物理化学特性,并根据表征结果和光催化活性数据探究了NH_(2)-UiO-66@TiO_(2)光催化性能的提升机理。结果表明,NH_(2)-UiO-66@TiO_(2)一方面得益于NH_(2)-UiO-66的可见光激发特性和超大的比表面积(914.9 m^(2)·g^(−1)),可以拓宽光吸收范围,有效吸附和活化污染物;另一方面在于包覆的TiO_(2)与NH_(2)-UiO-66形成了异质结,可以有效拓宽光吸收范围,提高光生电子空穴对的利用率。电子和空穴对一经形成即可通过界面转移。空穴会在NH_(2)-UiO-66的HOMO与H_(2)O结合形成羟基自由基(·OH)。同时,电子在TiO_(2)的导电与氧分子结合生成超氧自由基(·O_(2)^(−))。两种自由基数量的增加致使甲苯有效氧化。本研究可为核壳结构的MOF@光催化剂设计和室内空气的光催化净化提供参考。

Remarkably Enhanced Photodegradation of Organic Pollutants by NH_(2)-UiO-66/ZnO Composite under Visible-Light Irradiation

Semiconductor photocatalysis is a novel highly efficient and low-cost method for removing organic pollutants from wastewater.However,the photoreduction performance of semiconductors on organic pollutants is limited due to the weak absorption of visible light caused by its wide band gap and low carrier utilization rate resulting from severe electron-holes recombination.In the present study,flower-like NH_(2)-UiO-66(NU66)/ZnO nanocomposites were prepared using a facile method and exhibited high efficiency under visible light driven photocatalysts.The X-ray diffractometer(XRD),scanning electron microscope(SEM),transmitor electron microscope(TEM),and X-ray photoelectron spectroscopy(XPS)were used to characterize the prepared samples,indicating that NU66/ZnO was successfully synthesized.The photocatalytic activity of the prepared NU66/ZnO nanocomposites was determined by measuring the photodegradation of methylene blue(MB)and malachite green(MG)under visible-light irradiation.The optimal nanocomposite loading of 5%wt NU66 to NU66/ZnO demonstrated the highest photocatalytic activity for the degradation of MB.The photocatalytic activity of a 5%NU66/ZnO composite was approximately 95-fold and 19-fold higher than that of NU66 and ZnO samples,respectively.The enhanced activity of the 5%wt NU66/ZnO nanocomposite was further confirmed through photoelectrochemical analysis.The formation of type II heterojunctions between the counterparts significantly suppressed recombination of the photogenerated charge carriers.Photocatalytic degradation experiments with different quenchers indicated that the effect of superoxide anion radicals(•O_(2)^(−))had a greater effect than the other scavengers.Additionally,the improved photocatalytic mechanism underlying the activity of NU66/ZnO nanocomposites was also explored.These findings establish a basis for development of MOF based heterojunction for photocatalytic organic pollution remediation.

静电喷雾制备NH_(2)-UIO-66(Zr)复合纳滤膜及其性能研究

利用静电喷雾方法成功制备了聚乙烯亚胺(PEI)/均苯三甲酰氯(TMC)荷正电纳滤膜,并在此基础上引入NH_(2)-UIO-66(Zr),进一步提升了复合纳滤膜的性能。通过FTIR、SEM、EDS、Zeta电位等表征手段研究了复合膜结构、形貌和表面电荷,并采用错流测试装置对不同重金属溶液进行分离性能测试。结果表明,当MOFs的添加量为0.01 wt%时,制备出的复合纳滤膜性能最优,通量为8.9 L·m^(-2)h^(-1 )bar^(-1),对NiCl_(2)的截留率为90%,较空白纳滤膜的通量提高26%且未牺牲截留效果。此外,NH_(2)-UIO-66(Zr)复合纳滤膜对Cu Cl_(2)的截留效果大于90%,且稳定性较好,该工作为制备荷正电纳滤膜提供了参考。

负载UiO-66-NH2棉织物的制备及化学战剂降解性能表征

提供了一种UiO-66-NH2高效负载棉织物的制备方法,得到的功能棉织物具有良好的化学战剂催化降解效果。首先利用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)对棉织物进行预处理,然后利用溶剂热合成法在预处理棉织物上原位生长UiO-66-NH2晶体,由此制备的负载UiO-66-NH2棉织物经10次皂洗后,其UiO-66-NH2负载量无明显变化,表明该织物具有良好的耐皂洗牢度。此外该负载UiO-66-NH2棉织物对有机磷酸酯类化学战剂模拟物甲基对氧磷(DMNP)的催化降解转化率在210 min时高达70.73%,半衰期约为30 min。

聚乙烯亚胺改性UiO-66-NH2对水中U(Ⅵ)的吸附

采用聚乙烯亚胺(PEI)改性氨基化锆基金属有机骨架材料(UiO-66-NH2)制备了UiO-66-NH2/PEI,利用XRD、SEM和FTIR对产物进行了表征,并将其用于吸附水中的U(Ⅵ)。考察了UiO-66-NH2/PEI吸附U(Ⅵ)的影响因素,并研究了吸附动力学和等温线。实验结果表明:UiO-66-NH2/PEI对U(Ⅵ)具有良好的吸附效果,PEI与UiO-66-NH2质量比为30%、溶液pH为6、吸附剂投加量为80 mg/L、吸附时间为120 min、初始U(Ⅵ)质量浓度为10 mg/L时,UiO-66-NH2/PEI对U(Ⅵ)的去除率达98.2%(303 K下);UiO-66-NH2/30%PEI对U(Ⅵ)的吸附在60 min内达到平衡,吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir模型,最大吸附量达452.49 mg/g。

Rh/UiO-66-NH_2催化1,4-丁炔二醇加氢性能研究

采用浸渍法将Rh Cl3浸渍于Ui O-66-NH2上,用异丙醇还原,制得Rh/Ui O-66-NH2催化剂,考察了催化剂活性中心金属Rh与底物1,4-丁炔二醇(BYD)物质的量比、反应温度、H2压力、反应时间等因素对1,4-丁炔二醇加氢制备1,4-丁烯二醇的影响。结果表明,Rh/Ui O-66-NH2催化剂负载量为5%时,以甲醇作为溶剂,催化剂活性中心金属Rh与底物1,4-丁炔二醇物质的量比1∶4 000,反应温度为140℃,H2压力4 MPa,反应时间30 min时,1,4-丁炔二醇转化率99. 2%,1,4-丁烯二醇选择性90. 8%。

三元复合材料Ni_(2)P@UiO-66-NH_(2)/Zn_(0.5)Cd_(0.5)S的合成及其显著提升光催化产氢性能

低成本、高性能的光催化制氢反应杂化材料的设计与构建,对于氢能的大规模应用具有极其重要的意义.Zn_(0.5)Cd_(0.5)S固溶体具有如稳定性较高、合成简单、性能优异等许多优点,但是存在比表面积低、电荷复合速度快等缺陷,影响了Zn_(0.5)Cd_(0.5)S的开发利用.金属有机骨架(MOF)是一种新兴材料,与无机半导体相比,MOF具有表面积大、多孔结构可调节和结构多样等优点.因此,研究者致力于将纳米颗粒包裹进MOF材料中,来改善其催化活性.UiO-66-NH_(2)是一种典型的由锆氧羰基团簇和对苯二甲酸盐组成的MOF,具有多孔性、优异的高温高压稳定性和半导体性能.过渡金属磷化物由于具有独特的结构和电子性质,近年来被认为是有望能够替代贵金属的产氢助催化剂,其中磷化镍(Ni_(2)P)纳米颗粒助催化剂就表现出优异的催化性能.本文采用原位溶剂热法将单分散、小尺寸、非贵过渡金属磷化物Ni_(2)P包裹在MOF(UiO-66-NH2)中,构建了核壳助催化剂材料Ni_(2)P@UiO-66-NH2,然后将其修饰到Zn_(0.5)Cd_(0.5)S硫化物上,从而设计和制备了Ni_(2)P@UiO-66-NH2/Zn_(0.5)Cd_(0.5)S三元复合材料.对得到的复合光催化材料进行了X射线衍射测试,结果表明,各衍射峰的位置都与标准卡片对应,说明成功合成了Zn_(0.5)Cd_(0.5)S和UiO-66-NH_(2)材料.采用扫描电子显微镜和透射电子显微镜对Ni2P@UiO-66-NH_(2)/Zn_(0.5)Cd0.5S三元体系进行分析,结果表明,Zn_(0.5)Cd_(0.5)S呈纳米棒状,测量得到Ni2P磷化物的(111)晶面条纹间距为0.22 nm,说明成功合成了三元复合体系.XPS测试结果表明,Ni_(2)P@UiO-66-NH_(2)/Zn_(0.5)Cd_(0.5)S三元复合体系中的元素结合能与文献报道一致,说明该三元体系中的元素化学结合环境与预期相符.通过光电和化学表征,证实了三元复合材料具有良好的动力学制氢性能.10%Ni_(2)P@UiO-66-NH_(2)/Zn_(0.5)Cd_(0.5)S三元复合体系的光催化产氢性能率为40.91 mmol·g^(‒1)·h^(‒1),420 nm可见光照射下的表观量子效率达到13.57%.负载核壳助催化材料Ni2P@UiO-66-NH_(2)增加了三元材料的比表面积,提供了丰富的反应位点,在三元复合体系内形成了有效的电荷转移通道,有利于催化剂的高效产氢.本文证明了三元复合体系的形成有利于高效催化反应的发生,为高性能光催化剂材料的制备提供了新的视角.

UiO-66-NH_2负载Pd催化剂的合成、表征及其催化反应

以UiO-66-NH2纳米粒子为载体,采用浸渍和还原的方法制备了担载Pd纳米粒子的多相双功能催化剂UiO-66-NH2/Pd。用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)等手段对材料进行了表征,并分别以芳香烯烃的催化加氢、苯甲醛和氰基乙酸乙酯的Knoevenagel缩合反应为模型反应,考察了UiO-66-NH2/Pd材料的加氢和碱催化性能。研究结果表明,通过浸渍和还原的方法在UiO-66-NH2上引入了粒径为1nm左右的Pd纳米粒子,Pd的质量分数为3.4%,材料的结构未发生明显变化。催化剂UiO-66-NH2/Pd能够高效催化多种烯烃的加氢反应,在苯乙烯的催化加氢反应中,催化剂循环使用6次,转化率大于96%,催化剂结构没有明显变化,催化剂UiO-66-NH2/Pd依然具备很好的碱催化能力,在苯甲醛和氰基乙酸乙酯的Knoevenagel缩合反应中表现出较好的催化活性和循环稳定性。

N-K_2Ti_4O_9/UiO-66-NH_2复合材料的协同效应及其光催化降解阳离子型染料（英文）

半导体光催化剂作为一种可再生和可持续降解有机污染物的材料被广泛研究.K_2Ti_4O_9由于无毒、低成本、稳定的物理化学性质和独特的光电性能被应用于光催化反应.但是,K_2Ti_4O_9只能被紫外光所激发(因为其带隙能为3.2–3.4 e V),所以大量工作致力于研究如何降低其带隙能,从而使其可以被太阳光中的可见光激发,扩大其应用范围.其中N元素掺杂K_2Ti_4O_9(N-K_2Ti_4O_9)是最常见的方法之一.单纯的N-K_2Ti_4O_9虽然具有光催化能力,但其吸附容量太小,不能有效地将溶液中的有机物吸附至其表面,因而催化降解有机物效果不显著.UiO-66-NH_2是一种Zr基金属-有机骨架化合物,它对阳离子染料具有良好的吸附性能,且具有一些常规无机半导体光催化材料所没有的性质.本文将UiO-66-NH_2和N-K_2Ti_4O_9经高温焙烧制备了N-K_2Ti_4O_9/UiO-66-NH_2复合材料,发现该复合材料不仅具有UiO-66-NH_2优良的吸附性能,还因为复合提高了其光电性能,从而大大提高了光催化性能,当N-K_2Ti_4O_9/ZrCl_4质量比为3:7时光催化性能最佳.为了考察N-K_2Ti_4O_9/UiO-66-NH_2复合材料的微观形貌、复合结构及光生电子-空穴分离效率,首先通过场发射透射电镜分析N-K_2Ti_4O_9,UiO-66-NH_2和N-K_2Ti_4O_9/UiO-66-NH_2(3:7)复合材料的形貌,然后采用能量散射谱测定复合材料的元素分布,并利用N-K_2Ti_4O_9和UiO-66-NH_2中代表性元素K,Ti和Zr的分布判断复合材料的复合结构,最后运用高分辨电镜观察复合材料中N-K_2Ti_4O_9和UiO-66-NH_2的异质结界面,确定了两者是通过自组装复合在一起,而不是简单的物理混合.X射线衍射结果表明,复合材料具有N-K_2Ti_4O_9和UiO-66-NH_2两者的特征衍射峰,仅在强度和位置上略有变化.这可能是N-K_2Ti_4O_9/UiO-66-NH_2异质结构所致.通过UiO-66-NH_2和N-K_2Ti_4O_9的紫外-可见吸收光谱,用公式计算出它们的带隙能分别是2.645和3.195 e V,与文献结果基本一致.由于光催化剂的光生载流子迁移速率同样影响光催化性能,因此我们在CHI-660D电化学工作站上控制光源反复开关数次,同时记录N-K_2Ti_4O_9,UiO-66-NH_2和N-K_2Ti_4O_9/UiO-66-NH_2(3:7)的光响应电流,发现N-K_2Ti_4O_9/UiO-66-NH_2(3:7)复合材料展现出最高的光响应电流强度,表明其具有最高的光生载流子迁移速率和最低的光生载流子复合速率.可见,N-K_2Ti_4O_9和UiO-66-NH_2复合有利于光生载流子迁移,这可能是由于N-K_2Ti_4O_9/UiO-66-NH_2异质结界面有利于光生载流子在两种材料之间迁移所致.测试了N-K_2Ti_4O_9/UiO-66-NH_2(3:7)复合材料对不同染料的光催化降解性能.结果发现,该材料对阳离子型染料(罗丹明B和亚甲基蓝)的光催化性能远远高于对阴离子型染料(甲基橙和刚果红).这是由于它对阳离子型染料的吸附性能远高于对阴离子型染料,因此N-K_2Ti_4O_9/UiO-66-NH_2复合材料对阳离子型染料具有选择性光催化.

UIO-66-NH2渗透汽化复合膜制备及乙醇脱水

金属有机骨架材料(MOFs)改性高分子渗透汽化复合膜是目前的研究热点.本文采用水热合成法制备UIO-66-NH2,利用旋涂法在改性的聚丙烯腈(PAN)底膜表面涂覆海藻酸钠(SA)、聚乙烯醇(PVA)和UIO-66-NH2混合液制备活性分离层,采用顺丁烯二酸交联分离层制备SA-PVA-MOF/PAN渗透汽化复合膜.考察了SA、PVA和UIO-66-NH2浓度对复合膜形貌结构、亲水性能和醇水分离效果的影响.研究结果表明,复合膜分离层含质量分数1%SA、4%PVA和0.8%UIO-66-NH2时,75℃条件下复合膜对质量分数85%乙醇水溶液的渗透通量最高可达905 g/(m2·h),此时分离因子为308.

核壳结构Fe_3O_4@UiO-66-NH_2磁性纳米复合材料的合成及其催化Knoevenagel缩合反应性能（英文）

金属有机骨架(MOF)材料是由过渡金属离子与有机配体通过配位键连接构成的高度有序的超分子化合物.这类材料比表面积大,孔隙率高,热稳定性好,而且具有规整可调控的孔结构、易于功能化的骨架金属离子和有机配体,在多相催化领域具有潜在应用前景.将纳米尺寸的MOF材料等多孔材料作为催化剂,可以提高反应传质效率,从而提高催化反应活性,但纳米MOF催化剂的分离和回收困难.将磁性纳米粒子和MOF材料组装成核壳结构的磁性MOF材料,不仅可简化催化剂的分离回收,而且通过控制壳层材料的厚度可以实现催化剂的高活性和高选择性.我们曾将磁核Fe_3O_4纳米粒子交替放入含有一种MOF材料前体的DMF溶液中,采用层层组装法制备了磁性Fe_3O_4@UiO-66-NH_2纳米复合材料.经过十步组装后的材料的透射电镜(TEM)结果证实为核壳结构.但未出现明显的UiO-66-NH_2的X射线衍射(XRD)特征峰,说明壳层材料UiO-66-NH_2的结晶度较低;同时由于其孔结构的破坏或堵塞,在反应中出现明显失活.本文进一步改进自组装方法制备了核壳结构的磁性Fe_3O_4@UiO-66-NH_2纳米复合材料,用XRD、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、TEM、扫描电镜(SEM)和氮气吸附等方法对材料的组成和结构进行了表征,并考察了其在Knoevenagel缩合反应中的催化性能.结果表明,所制材料是以Fe_3O_4为核,以UiO-66-NH_2为壳的核-壳结构材料.经三次组装后出现了一系列UiO-66-NH_2的XRD特征峰,说明采用新方法制备的复合材料中壳层材料UiO-66-NH_2结晶度高,晶体结构规整.N_2吸附-脱附结果表明,材料具有较高的比表面积和孔容.该复合材料在Knoevenagel缩合反应中表现出与纳米UiO-66-NH_2相当或更好的催化活性和选择性,而且因壳层材料的孔道限阈效应而对底物表现出尺寸选择性.由于材料结晶度和晶体结构规整度的提高,催化剂稳定性更好,通过简单磁性分离即可分离和回收催化剂,循环使用4次而未出现明显失活.相对于本课题组之前报道的Fe_3O_4@CuBTC-NH_2,Fe_3O_4@IRMOF-3和Fe_3O_4@UiO-66-NH_2材料,本文所制的Fe_3O_4@UiO-66-NH_2是一类结构更加稳定的高效固体碱催化剂.