利用銅基納米材料制備金屬有機框架物及其生長機理研究.pdf

1、金屬有機框架物(Metal-organic frameworks，MOFs)作為一種新型的多孔材料，具有極大的比表面積、可調(diào)控的孔洞尺寸和形狀、骨架易被化學修飾，結構豐富等優(yōu)點，在氣體存儲、氣體吸附分離、傳感、催化、藥物釋放等領域都有廣闊的應用前景。將MOFs以膜的形式制備在硅片、多孔氧化鋁、高分子膜等基底上，不僅高效經(jīng)濟適應未來的工業(yè)化生產(chǎn)，更能拓展其應用。但目前MOF膜的研究還出于發(fā)展期，連續(xù)致密的MOF膜的制備仍存在挑戰(zhàn)，如致密性

2、不好、反應能耗高、時間長，有機溶劑毒性大等，制約了性能的提高和生產(chǎn)的大規(guī)?；?。同時，大多數(shù)MOFs都是在溶液中合成并形核長大，形核過程的對晶體形貌、尺寸以及薄膜質(zhì)量等都有著重要影響，但鮮有針對此過程的研究。關于MOFs晶體和薄膜制備過程中添加劑對最終晶體形貌和性能影響的研究還處于初級階段，尚沒有明確的機理解釋。
　　針對以上問題，本文開展了利用表面帶正電、活性高的銅基納米材料制備金屬有機框架物的研究。取得的主要創(chuàng)新性成果如下:

3、r>　　1.采用氫氧化銅納米線作為銅源，通過“水浴加熱反應-冷卻結晶”的方法制備出特殊的MOP-18管狀晶體。通過控制冷卻速率調(diào)節(jié)了晶體尺寸大小和形貌。研究了氨水作為添加劑在反應體系中的作用:對含羧酸的有機配體去質(zhì)子化，促進氫氧化銅納米線和有機配體配位形成MOP-18;在冷卻結晶過程中，促成“擴散驅(qū)動不穩(wěn)定”，使最終形成了管狀晶體。
　　2.利用氫氧化銅納米線膜，通過室溫溶液反應法，在氨和有機配體5-十二烷氧基間苯二甲酸摩爾比1∶

4、2，5-十二烷氧基間苯二甲酸濃度22 mmol/L左右的條件下，首次制備出連續(xù)的MOP-18膜。
　　3.采用氧化銅納米片作為銅源，以室溫攪拌反應的方法在均苯三甲酸的乙醇/水溶液(vol乙醇∶水=1∶1)中快速制備出HKUST-1粉末。
　　4.將氧化銅納米片制備成膜，室溫靜置于添加了甲酸鈉的、均苯三甲酸的水和乙醇溶液中，得到了連續(xù)致密的HKUST-1膜。采用不同溶劑進行反應發(fā)現(xiàn)，DMF和水均不適合，水和乙醇混合溶劑最優(yōu)。同