光诱导MOFs电荷分离及其在催化有机物转化中的应用

发布时间：2024-01-28 15:43

　　金属有机框架材料(Metal-organic frameworks,简称MOFs)是一类由无机金属节点(称为次级构筑单元,SBUs)和有机配体通过化学配位作用形成的一种晶态多孔材料。由于金属簇和桥连配体的种类和配位连接方式的多样性,使得MOFs材料具有丰富的孔结构、超高的比表面积,以及可设计性等优势,这类材料在气体储存、分离,传感,药物输运,催化等领域具有广泛的应用前景。其中多相催化领域拥有巨大的发展前景。就催化应用而言,MOFs材料具有以下优势:i)通常MOFs具有永久的孔隙可以促进底物传输;ii)均匀分散和高密度催化位点可以提高催化效率;iii)MOFs材料的可调性和多孔结构为催化位点提供了多功能和可调节的微环境;iv)亚稳态的均相催化剂可以通过固载或限域的方式在多孔框架中以维持稳定,避免自聚失活;v)固体催化剂易于回收和重新使用,连续循环并维持催化效率;vi)MOFs中明确的晶体结构和孔隙表面/内部孤立的催化位点利于理解催化机制和底物分子的相互作用。光下构成MOF的金属簇与有机配体之间形成电荷分离的状态决定了其可用于光催化。光照下MOF中可能会发生多种不同的过程,比如配体到金属氧...

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 光催化有机物转化的意义
        1.1.1 均相催化剂
        1.1.2 半导体光催化机理
    1.2 MOF的特性及其应用
    1.3 MOF的类半导体行为
    1.4 MOF的光催化实例
        1.4.1 使用SBUs催化位点进行光催化
        1.4.2 使用配体催化位点进行光催化
        1.4.3 使用限域催化剂进行光催化
    1.5 MOF光催化的前景与突破
    参考文献
第2章 PCN-222的合成、表征、电荷分离、催化性能与机理研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验试剂及仪器
        2.2.2 PCN-222的合成以及催化性能测试
        2.2.3 ESR测试
        2.2.4 电化学测试
        2.2.5 检测H₂O2

        2.2.6 荧光光谱
        2.2.7 DFT计算
    2.3 分析与讨论
        2.3.1 材料表征
        2.3.2 催化性能测试
        2.3.3 类半导体行为和催化机理研究
    2.4 本章小结
    参考文献
第3章 MIL-101-SO₃H的光增强酸催化有机物转化
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验试剂及仪器
        3.2.2 MIL-101-SO₃H的制备
        3.2.3 酯化反应步骤
        3.2.4 MIL-101-SO₃H催化剂的循环测试
        3.2.5 在不同光照强度和不同浓度MIL-101-SO₃H下的pH变化
        3.2.6 酸碱滴定
        3.2.7 MIL-101-SO₃H催化两种不同的亲核试剂,苯胺和四氢吡咯对氧化苯乙烯开环
        3.2.8 MIL-101-SO₃H和H₂SO₄催化不同的有机反应
        3.2.9 理论计算
    3.3 分析与讨论
        3.3.1 材料表征
        3.3.2 MIL-101-SO₃H的光增强酸活性
        3.3.3 MIL-101-SO₃H的循环性能和循环性
        3.3.4 MIL-101-SO₃H光增强催化普适性研究
        3.3.5 MIL-101-SO₃H光增强机理研究
    3.4 本章小结
    参考文献
第4章 总结与展望
    4.1 总结
    4.2 MOFs光催化的展望
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果



本文编号：3887704