以MOFs為載體的高效CO2吸附轉(zhuǎn)化復(fù)合材料制備及性能研究.pdf

1、近些年來，金屬-有機框架材料(MOFs)成為了材料學(xué)和化學(xué)科學(xué)等研究領(lǐng)域的熱點。MOFs材料具有規(guī)則的晶體結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定的孔結(jié)構(gòu)、較大的比表面積以及結(jié)構(gòu)可調(diào)性等特點，從而廣泛用于催化、氣體的儲存和分離等方面。在催化方面，MOFs被廣泛用作載體，該用途主要體現(xiàn)在以下兩方面：一方面，MOFs可以通過負(fù)載一些過渡金屬如：Au、Pt、Ag等，制備納米催化劑，這是因為MOFs材料的孔結(jié)構(gòu)能夠防止金屬顆粒團(tuán)聚以及限制金屬納米顆粒的增長，從而能夠有效地分

2、散金屬顆粒。另一方面，MOFs材料作為載體通過浸漬或者共組裝的方法可以包裹金屬有機化合物，包裹了活性分子后的MOFs材料不僅不會喪失原有活性分子的性質(zhì)，而且因為限域作用它的性質(zhì)有所提高。但是到目前為止，以MOFs作為負(fù)載型催化材料應(yīng)用于催化轉(zhuǎn)化CO2為有價值的化工原料的研究還鮮有報道。本論文選擇穩(wěn)定的MOFs材料，利用其高孔隙率和較大的比表面積，設(shè)計合成了高效的負(fù)載型MOFs催化劑，并將其應(yīng)用于催化轉(zhuǎn)化CO2為炔酸或者環(huán)狀碳酸脂的反應(yīng)中

3、。論文的主要研究內(nèi)容如下：
　　(1)采用簡單的浸漬還原法成功的制備了一系列Ag@MIL-101(Cr)催化劑，分別標(biāo)記為1a，1b，1c和1d，該系列催化劑不僅具有吸附CO2的能力，同時也具有催化轉(zhuǎn)化CO2的能力。首次將該催化劑應(yīng)用于催化CO2與端炔的羧酸化反應(yīng)，并獲得了很好的反應(yīng)結(jié)果。經(jīng)過系統(tǒng)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)反應(yīng)體系溫度為50℃，CO2的壓力為1atm，以DMF為溶劑，在Cs2CO3存在下，70mg催化劑1c(4.16wt％Ag)

4、便可以直接高效地催化CO2與各類型官能團(tuán)端炔的反應(yīng)，炔酸產(chǎn)率均在96.5%以上。該催化體系通過簡單的離心分離就可以實現(xiàn)再生利用，且保持催化劑結(jié)構(gòu)、活性均無明顯改變。
　　(2)基于催化劑Ag@MIL-101(Cr)成功催化CO2與端炔反應(yīng)的研究基礎(chǔ)，制備了以Fe(III)簇為節(jié)點構(gòu)筑的MOFs材料MIL-100(Fe)負(fù)載Ag納米顆粒的異相催化劑Ag@MIL-100(Fe)。在同樣的反應(yīng)條件下，70mg Ag@MIL-100(Fe

5、)(3.4wt%Ag)也可以高效地催化CO2與各類型官能團(tuán)端炔的反應(yīng)，炔酸產(chǎn)物的產(chǎn)率在96.0%～99.1%之間。雖然催化劑Ag@MIL-100(Fe)的Ag負(fù)載量(3.4wt%Ag)低于Ag@MIL-101(Cr)(4.16wt%Ag)，但其催化活性卻可以與Ag@MIL-101(Cr)相媲美。
　　(3)利用“ship in a bottle”的方法成功制備了具有雙活性位點中心的異相催化劑Salen-Cu(II)@MIL-101