UiO-67-Sal-CuCl2在空气中催化芳香醇的选择性氧化

利用水热法一步合成了金属有机骨架(MOFs)材料UiO-67-Sal,并将3种铜盐固定在其表面,研究了\{3种\}铜MOFs材料催化芳香醇选择性氧化的性能.结果表明,UiO-67-Sal-CuCl2催化剂对芳香醇选择性氧化反应具有良好的催化活性,且在重复使用4次后,依然保持较好的催化效果.

UIO-67材料的制备及其在水溶液中吸附亚甲基蓝染料

采用水热法制备UIO-67材料,使用X-射线粉末衍射仪、扫描电子显微镜和比表面积与孔隙度分析仪等手段对其进行结构表征。采用紫外可见分光光度法设计了单因素吸附实验,对UIO-67材料在水溶液中吸附亚甲基蓝染料进行研究。UIO-67材料在水溶液中吸附亚甲基蓝的最佳条件为:初始浓度为4μg/m L,UIO-67材料用量为10 mg和溶液p H7. 03。通过动力学模型和热力学模型分析整个吸附过程,结果表明UIO-67材料在水溶液中吸附亚甲基蓝的过程符合二级动力学模型和Freundlich模型。

UIO-67系列MOFs材料在光催化领域的应用

金属有机骨架(MOFs)材料是一种结构可设计、高比表面积的多孔材料,已知成功合成的MOFs种类已经多达2000多种。但MOFs材料大多存在固有缺陷,在一定程度上限制了其在光催化领域的广泛应用。UIO-67的合成对于MOFs稳定性的研究具有重要意义,与大部分MOFs材料相比,UIO-67系列有着更出色的热稳定性、化学稳定性及发达的微孔结构。首先介绍了UIO-67理想状态下的结构特征,并通过与同系列的UIO-66及UIO-68结构上的对比,阐述了其营造缺陷结构的催化机理。其次,对UIO-67系列材料在光催化领域进行了分类介绍,综述了近年UIO-67系列材料在光催化裂解水制氢、光催化还原CO_(2)及光催化降解有机污染物方面的应用。最后提出UIO-67系列材料及功能化衍生物在光催化应用中面临的挑战和发展趋势。

负载杂多酸簇的UiO-67的制备及其催化活性研究

利用溶剂热合成法制备了金属有机骨架材料UiO-67,采用后修饰法将多金属氧酸盐负载到其表面,得到UiO-67-bpy-NiMo_(11)复合材料。利用FT-IR、XRD、TGA、N_(2)物理吸附和SEM表征手段对制备的材料进行结构表征;利用自制的MOFs材料催化氧化二甲基硫醚制备二甲基亚砜,考察了五种UiO系列MOFs催化剂、溶剂种类、反应时间及氧化剂用量等对氧化反应的影响,确定最佳反应条件。结果表明,UiO-67-bpy-NiMo_(11)对二甲基硫醚的氧化反应具有优秀的催化活性,在循环使用五次后,仍然保持较好的催化活性。

溶剂热法合成纳米配位聚合物UiO-67及有机染料吸附性能研究

利用配位调节剂辅助溶剂热法可控合成了纳米配位聚合物Ui O-67,利用扫描电子显微镜(FESEM)、X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶-红外光谱(FT-IR)和差热分析(TGA)等手段进行结构表征。由于Ui O-67纳米材料具有大的比表面积和孔体积,制备的纳米材料对甲基橙具有出色的吸附能力,在热力学方面,Langmuir热力学方程比Freudlich热力学方程更能描述实验结果。

UIO-67膜复合铂镍纳米线电催化析氢研究

采用溶剂热法合成项链状的铂镍纳米线(PtNi NWs),将PtNi NWs封装UIO-67膜中,制得核壳结构催化剂PtNi@UIO-67。通过透射电镜(TEM)、比表面积及孔径分析仪(BET)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线粉末衍射(XRD)和电感耦合等离子体-原子发射光谱(ICP-AES)等研究手段对催化剂进行表征,并测试其在酸性环境下电催化析氢(HER)性能。结果表明:UIO-67膜的引入,对纳米线起到分散和保护作用,其催化活性和稳定性优于单独的PtNi纳米线。

金属有机骨架材料ZIF-67对四环素选择性吸附研究

为从有机废水中选择性吸附四环素(TC),在水系条件下采取简便快速的方法制备了金属有机骨架材料ZIF-67。采用多种手段对合成得到的ZIF-67进行了表征,研究了制备材料在TC与亚甲基蓝(MB)混合体系中的选择吸附性能,并考察了混合体系pH、污染底物配比、吸附体系中共存离子等因素对吸附过程的影响。结果表明,在温度为298 K,pH=6.5,MB和TC初始质量浓度分别为30、40 mg/L的条件下,ZIF-67对TC的吸附选择性能够达到93.5%。ZIF-67在混合体系中对TC的选择性吸附符合拟二级动力学模型和Langmuir模型,对TC的最大理论吸附量达735.3 mg/g。ZIF-67在有机废水中能够选择性吸附TC的主要机理推测为ZIF-67对阳离子染料MB具有静电排斥,而TC与ZIF-67则存在静电吸引及π-π相互作用,并且两者之间可能形成氢键,因此其对TC的吸附量远高于对MB的吸附量。与其他吸附剂相比,ZIF-67对TC具有更高的吸附量和较短的吸附平衡时间。

金属有机骨架材料Fe_3O_4@ZIF-67对亚甲基蓝的吸附

本文合成了金属有机骨架材料Fe_3O_4@ZIF-67,并采用FTIR、VSM、SEM、TEM和EDS等方法对样品进行表征。以Fe_3O_4@ZIF-67为载体吸附亚甲基蓝,分别考察了载体用量、亚甲基蓝溶液pH值、溶液初始浓度等因素对亚甲基蓝吸附量的影响。结果表明,Fe_3O_4@ZIF-67材料对亚甲基蓝吸附的最佳条件为亚甲基蓝溶液浓度130 mg/L,振荡时间1 h,pH值为10,骨架材料投放量6mg,此时吸附量最大达334.53 mg/g。重复性实验结果表明,Fe_3O_4@ZIF-67材料至少可以重复利用7次。

石蜡/ZIF-8@ZIF-67 定形相变材料的储热性能

针对固-液相变材料在相变过程中由于体积变化产生的芯材泄漏现象,该研究以ZIF-8@ZIF-67核壳结构为载体,以石蜡(paraffin)为相变芯材,采用溶剂蒸发法制备了质量分数为50%、60%、70%和75%的石蜡/ZIF-8@ZIF-67定形相变材料。通过扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、傅里叶红外光谱、BET比表面积、热重分析、差式扫描量热和瞬态平板热源等测试手段对定形相变材料的形貌、结构、热稳定性、相变潜热、热导率进行表征;采用Fluent软件对填充相变材料的相变蓄热供暖系统进行了数值模拟分析。结果表明:ZIF-8@ZIF-67形貌为大小均匀的菱形十二面体,石蜡的最高负载量为70%,且石蜡与ZIF-8@ZIF-67 MOF载体之间没有发生化学变化。质量分数为70%的石蜡/ZIF-8@ZIF-67经50次热循环后,熔化焓为54.36 J/g,与循环前相比无明显下降(循环前熔化焓为59.59 J/g),说明其具有良好的热循环稳定性。研究表明质量分数为70%的石蜡/ZIF-8@ZIF-67相变材料可以很好的保持整体系统的温度稳定性,具有良好的蓄-放热效果。

ZIF-67衍生Co、Mo、S共掺杂的富氮多孔碳材料制备及其电催化性能研究

为了解决能源危机问题,探究具有高活性位点的电催化剂材料十分必要。可使用沸石咪唑啉框架(ZIF-67)为前驱体,通过吸收和热解制备同时掺有Co、Mo和S的多孔碳材料。合成的样品通过X射线衍射、扫描电镜、透射电镜和x射线光电子能谱等手段进行表征,利用电化学测试来研究其电催化性能。结果表明:与Co/NC和CoMo/NC相比,CoMoS/NC表现出更优异的电催化性能,在10mA/cm^(2)时的过电位低为172mV,Tafel斜率为67.8mV/dec。CoMoS/NC也表现出良好的长期稳定性,Co、Mo和S可以作为HER反应过程中的活性位点,多孔碳结构促进了电荷的转移。多个活性位点和独特的结构确保了该材料CoMoS/NC的卓越性能。

ZIF-67衍生多孔碳材料的制备及应用

介绍了沸石咪唑酯骨架材料(ZIFs)的制备方法、分析手段及近几年国内外ZIF-67衍生复合材料在催化、电化学、吸附分离等方面的应用情况,并对其发展前景进行了展望。

秸秆生物质炭/碳化ZIF-67复合材料去除水中磷酸盐的试验研究

磷污染是富营养化污染的主要来源,农林秸秆的随地丢弃、就地焚烧造成了环境污染。为实现农林秸秆的综合利用和资源化处理含磷废水,本文主要在玉米秸秆生物质表面采用原位生长的方法合成ZIF-67,再在N_(2)气氛中500℃高温煅烧4h,制备成秸秆生物质炭/碳化ZIF-67(BC/碳化ZIF-67)复合材料用于水体中磷酸盐的吸附。探究了样品投加量、吸附时间、pH、初始浓度和温度对磷酸盐吸附的影响,得出在样品投加量为4g/L,吸附时间达到60min,pH为9,初始浓度为50mg/L和吸附温度为30℃,对磷酸盐的最大吸附量可达88.8mg/g。

H_(5)PMoV@ZIF-67-0.02催化降解双酚A活性

双酚A(BPA)是常见的化工原料,因大量使用导致水中普遍存在BPA及其衍生物,给生物体健康造成严重威胁.基于此,设计合成了系列多酸基金属有机框架材料(H_(5)PMo_(10)V_(2)O_(4)0@ZIF-67-n,缩写为H_(5)PMoV@ZIF-67-n,n代表合成过程中H_(5)PMoV的用量),利用类沸石咪唑骨架材料ZIF-67的吸附性以及多金属氧酸盐H_(5)PMoV的氧化性协同作用,促进BPA高效降解.结果显示:该体系中BPA降解率在10 min可以达到最大(98.2%),且对不同pH的水环境均表现出较高的降解率.该催化剂具有较高的稳定性,反应后仍保持原始结构.

ZIF-67衍生的多孔钴氧化物碳纤维制备及其储锂性能

以六水合硝酸钴、2-甲基咪唑为溶质,甲醇为溶剂,采用室温共沉淀法制备ZIF-67,并采用静电纺丝技术将ZIF-67掺杂在碳纤维中。研究了此负极材料的结构、形貌与电化学性能。由电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、综合热分析、X射线衍射(XRD)以及LAND电化学测试结果表明:以ZIF-67衍生的多孔钴氧化物碳纤维作为负极材料,具有较高比容量、良好的循环稳定性(在电流密度为100 mA·g^(-1)时,100次循环后比容量仍具有597.7 mAh·g^(-1))。

金属有机骨架和g-C_(3)N_(4)共掺杂改性TiO_(2)光催化性能

以钛酸四丁酯、三聚氰胺、二甲基咪唑和Co(NO_(3))_(2)•6H_(2)O为原料,采用溶胶-凝胶法、高温煅烧法,将类石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))和二甲基咪唑钴(ZIF-67)与TiO_(2)共掺杂,制备了TiO_(2)-g-C_(3)N_(4)-ZIF-67光催化剂。采用XRD、XPS、SEM和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对TiO_(2)-g-C_(3)N_(4)-ZIF-67进行了表征,对TiO_(2)-g-C_(3)N_(4)-ZIF-67光催化降解甲基橙的催化活性进行了评价,并对其催化机理进行了推测。结果表明,TiO_(2)-g-C_(3)N_(4)-ZIF-67同时包含锐钛矿及少量金红石相TiO_(2)、g-C_(3)N_(4)及ZIF-67;g-C_(3)N_(4)的加入使TiO_(2)的带隙降至2.45 eV,ZIF-67将带隙进一步降至1.91 eV;g-C_(3)N_(4)和ZIF-67的共掺杂降低了带隙,显著提高了TiO_(2)可见光吸收范围(492~649 nm);TiO_(2)-g-C_(3)N_(4)-ZIF-67形成了Ⅱ型异质结,TiO_(2)-g-C_(3)N_(4)与金属有机骨架的结合增强了TiO_(2)光催化降解甲基橙的能力。Co质量分数21.5%的TiO_(2)-g-C_(3)N_(4)-ZIF-67-2具有最佳的光催化降解甲基橙活性,在可见光照射40 min时,甲基橙降解率可达79.92%,3次循环后甲基橙降解率为58.86%(90 min),光催化反应对ZIF-67的结晶度有所影响,进而影响了循环时的光催化活性。

Zr-MOF固载聚离子液体对CO_(2)环加成反应的催化性能

通过无溶剂限域封装,将二溴对二甲苯和4,4′-联吡啶吸附至UiO-67材料微孔中,并原位聚合成聚离子液体PBpy-Br,得到兼具Br^(-),Zr-OH/Zr-OH_(2)和N杂环3种活性中心的复合材料PBpy-Br@UiO-67.采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、^(13)C核磁共振波谱(^(13)C NMR)、比表面积分析(BET)和热重分析(TGA)等手段对材料进行了表征,并将其应用于催化CO_(2)与环氧氯丙烷的环加成反应中.在单因素实验基础上,通过响应面优化确定的最佳反应条件为反应温度100℃、p_(CO_(2))=0.1 MPa、催化剂用量(质量分数)0.22%以及反应时间22 h.在该条件下,环氧氯丙烷转化率达99.6%,催化剂循环使用5次后,转化率仅下降2.3%.此外,对PBpy-Br@UiO-67的普适性进行了研究,将其用于催化其它环氧化物与CO_(2)反应,转化率均在50%以上.研究结果表明,PBpy-Br@UiO-67催化剂具有反应条件温和及催化效率高的特点,为CO_(2)的固定与转化提供了新催化体系.

Co基碳材料双功能催化剂在电芬顿体系中高效降解环丙沙星

抗生素的大量使用导致了环丙沙星(CIP)及其降解中间体在环境中的累积,这对环境和人类健康都具有很大的危害.近年来,使用电芬顿技术降解CIP被认为是一种具有广阔应用前景的水污染控制方法.本文以有机金属骨架ZIF-67作为前驱体,在不同温度煅烧下合成了一系列的Co基碳材料电催化剂(Co-NC-T),并用于CIP的降解.采用扫描电子显微镜、高分辨透射电子显微镜以及X射线衍射仪对所合成催化剂进行了表征.X射线光电子能谱结果显示,性能最佳的Co-NC-900材料含有最高比例的石墨N,这有利于O_(2)通过2e^(-)还原反应生成H_(2)O_(2);Co的多重价态[Co(0),Co(Ⅱ)及Co(Ⅲ)]可以促进反应过程中的H_(2)O_(2)转化为多种活性氧物种.Co-NC-900催化剂可以同时促进H_(2)O_(2)的形成和活化,这有利于CIP的降解.猝灭实验和电子自旋共振实验结果表明,体系中主要的活性氧物种依次为·O_(2)-和·OH.活性氧物种可以协同参与污染物的降解,进而提高CIP的降解效果.CIP的降解性能测试结果显示,在pH=3的条件下,Co-NC-900对CIP的降解效率在120 min可以达到94.5%.

磁性纳米碳复合材料快速检测毛发中甲基苯丙胺的应用

合成了一种磁性还原氧化石墨烯/金属有机框架物(MrGO/ZIF-67)新型纳米碳复合材料,并将其用于甲基苯丙胺(MAMP)的吸附,建立了磁固相萃取/超高效液相色谱-串联质谱法快速测定毛发中MAMP的新方法。分别利用透射电镜、振动样品磁强计(VSM)和傅里叶变换红外光谱对MrGO/ZIF-67进行综合表征,采用单因素实验重点优化溶液pH值,采用Box-Behnken Design考察萃取时间、吸附剂用量、MAMP初始浓度对MAMP吸附性能的影响。得到的最优条件为:溶液pH值11.0、吸附剂用量4 mg,萃取时间20 min,MAMP的初始浓度为110μg/L。MAMP在1~200μg/L范围内线性关系良好,相关系数(r2)为0.9999,检出限(LOD)和定量下限(LOQ)分别为0.188μg/L和0.572μg/L。在1.0、5.0、9.6μg/L加标水平下的回收率为80.2%~94.4%,日内和日间相对标准偏差(RSD,n=3)分别为1.6%~2.7%和6.0%~8.2%,表明该材料能用于实际毛发中MAMP的检测。

以纳米纤维素为黏结剂的多孔Co 3O 4电极材料的制备及性能

以纳米纤维素(NFC)作为生物质基黏结剂,以金属有机框架ZIF-67前驱体热分解制备的多孔Co3O4(PCP)作为活性成分,制备了NFC/PCP复合电极材料。采用TEM、XRD和XPS手段对PCP的物化结构进行表征,探究了NFC与PCP不同复合比例对NFC/PCP复合电极的电化学性能影响。结果表明:PCP在高温煅烧后,仍然保留着ZIF-67的多面体形状,具有较大的比表面积(44.9 m 2/g)。NFC作为黏结剂不仅具有良好的黏附力而且促进离子扩散,从而提高其电化学性能。NFC/PCP-1(NFC含量为10%)复合电极具有更大的比电容,在扫描速率为5 mV/s时,比电容为421.8 F/g,在电流密度为5 A/g下,循环充放电2000次后,电容保留率仍可达94.98%。

Pt/Co-N-C电催化材料的制备及其碱性ORR性能

金属有机框架材料(MOFs)是一种制备过渡金属-氮-碳(M-N-C)氧还原电催化材料的有效前驱体,但在热解过程中结构坍塌等问题限制了其实际应用。本研究通过表面活性剂F-127包覆以及Zn掺杂对ZIF-67进行改性,并对改性后的Zn-ZIF-67@F-127在氩气气氛下进行热解,制得结构完整的Co-N-C载体。通过在Co-N-C载体表面进行Pt的负载,制备了Pt/Co-N-C复合氧还原反应(ORR)催化剂,并对其在碱性电解液中的ORR催化性能进行了探究。实验结果表明,F-127的加入提高了Zn-ZIF-67@F-127在热解过程中的形貌保持率,Pt/Co-N-C在O2饱和的0.1 mol·L^(-1)KOH中,催化剂的起始电位、半波电位、极限扩散电流密度分别为1.027 V、0.836 V和5.51 mA·cm^(-2),与商用20%Pt/C性能相近。Pt与Co-N-C的协同作用使得催化剂不仅对ORR的四电子路径显示出高选择性,更在计时电流测试中表现出接近于商用20%Pt/C的稳定性与较商用20%Pt/C更优的抗甲醇性能。