MIL-100(Fe)和HPW@MIL-100(Fe)催化劑的制備及其催化性能.pdf

1、金屬有機骨架(MOFs)配合物是一類重要的先進功能材料，具有比表面積大，孔隙率高且孔徑大小可控，可以功能化等優(yōu)點。由于其在氣體存儲、分離，藥物緩釋和多相催化等領域的潛在應用價值，已引起研究者越來越多的關注。在眾多已知的MOFs材料中，幾種過渡金屬形成的MOFs材料具有較高的水熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性，其中，介孔MIL-100(Fe)就是典型的一種。MIL-100(Fe)具有剛性沸石型晶體結構，此結構有兩種介孔籠，尺寸分別為2.5和2.9nm

2、，開孔分別為0.55和0.86 nm。由于鐵相對于其它金屬，具有價格低廉，無毒無害，對環(huán)境無污染的優(yōu)點，使得MIL-100(Fe)成為了眾多MOFs中最具應用潛力的材料之一。在本論文工作中，我們發(fā)展了一種合成MIL-100(Fe)和HPW@MIL-100(Fe)催化劑的新方法，并對兩種催化劑的催化性能進行了系統(tǒng)的探究，主要研究工作總結如下:
　　成功發(fā)展了一種合成介孔MOF材料MIL-100(Fe)的簡便方法，即在常壓、較低溫度(

3、＜100℃)、無氟化氫的條件下通過硝酸鐵與均苯三甲酸反應合成出MIL-100(Fe)。并通過X射線粉末衍射、氮氣吸附、X射線光電子能譜、熱重分析、紅外光譜、掃描電鏡以及原位吡啶吸附紅外光譜等分析方法對其結構和形貌進行了系統(tǒng)地表征，并且作為多相催化劑應用到了一系列醇醛液相縮合反應中。表征結果顯示，本文采用的方法能成功合成出MIL-100(Fe)，較之文獻中其它合成此MOF的方法，具有合成條件溫和、環(huán)境相對友好、產物收率高、易于大規(guī)模制備的

4、優(yōu)點。此外，由于MIL-100(Fe)骨架中大量介孔籠的存在，且擁有大量配位不飽和的金屬活性位，作為Lewis酸催化劑在不同的醇醛縮合反應中具有很高的催化活性，此催化劑的催化活性明顯高于離子交換樹脂和沸石分子篩等催化劑。
　　在常壓、較低溫度(＜100℃)、無氟化氫的條件下采用一鍋法通過硝酸鐵、均苯三甲酸和磷鎢酸反應，將磷鎢雜多酸(HPW)封裝到介孔MOF材料MIL-100(Fe)的介孔籠中，合成出MIL-100(Fe)封裝磷鎢雜

5、多酸催化劑HPW@MIL-100(Fe)。并通過X射線粉末衍射、氮氣吸附、紅外光譜、酸堿滴定、31P固體核磁、X射線光電子能譜、元素分析等技術對其組成和結構進行了系統(tǒng)地表征，并且作為多相催化劑應用到了乙酸與正己醇的液相酯化反應中。表征結果顯示，HPW是以客體分子形式被封裝進MIL-100(Fe)的介孔籠中，封裝之后HPW仍然保持其完整的質子活性。在酯化反應中，HPW@MIL-100(Fe)催化劑表現(xiàn)出高的催化活性和良好的重復使用性，而且