多級孔金屬有機(jī)骨架材料的制備及性能.pdf

1、金屬有機(jī)骨架材料(MOFs)是一類新型多孔材料，其大的比表面積、超高孔隙率以及結(jié)構(gòu)多樣化的優(yōu)點(diǎn)使其在氣體吸附與分離、催化、傳感和藥物傳遞等方面具有潛在的應(yīng)用。然而傳統(tǒng)MOFs的微孔結(jié)構(gòu)阻礙了大分子的傳遞與擴(kuò)散，導(dǎo)致MOFs材料在大分子領(lǐng)域的應(yīng)用受到限制。多級孔MOFs同時具有微孔和介孔/大孔結(jié)構(gòu)，解決了微孔MOFs中的傳質(zhì)問題，促進(jìn)了多級孔MOFs的進(jìn)一步發(fā)展與應(yīng)用。
　　本文首先研究了水熱條件下以P123為模板，1，3，5-三甲

2、基苯(TMB)為膨脹劑合成多級孔ZIF-67，實(shí)驗中探討了模板劑、膨脹劑的添加量、水熱溫度和水熱時間對多級孔ZIF-67結(jié)構(gòu)以及形貌的影響，采用PXRD、SEM、N2吸-脫附實(shí)驗對產(chǎn)物的形貌和孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。結(jié)果表明適量的P123有利于形成形貌均一的ZIF-67粒子。在TMB的作用下，ZIF-67粒子尺寸有所增大，隨著TMB量的增加，可以明顯觀察到粒子間堆積形成的不規(guī)則介孔結(jié)構(gòu)。反應(yīng)溫度為120℃時得到的產(chǎn)物粒子尺寸均一，粒徑約為85

3、nm。增加水熱反應(yīng)時間(t＞720 min)有利于形成形貌均一的ZIF-67。
　　本文進(jìn)一步研究了微波輻射條件下，采用模板法合成多級孔ZIF-67，實(shí)驗中改變模板劑P123、膨脹劑TMB的量、溶劑的種類以及微波輻射時間探究它們對多級孔ZIF-67形貌以及孔結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明P123的量對樣品形貌和尺寸大小影響較小。TMB對多級孔結(jié)構(gòu)的形成起到了重要的作用。介孔孔徑分布曲線顯示為三峰孔徑分布特征，表明所合成的多級孔ZIF-67是

4、同時具有微-介-大孔的多級孔結(jié)構(gòu)，介孔孔徑約為35-45nm。在TMB和P123的作用下，ZIF-67粒子的尺寸約為僅以P123合成時的兩倍，更大粒子間堆積形成更大的孔結(jié)構(gòu)。除此之外，當(dāng)以甲醇為溶劑時得到的產(chǎn)物粒徑約為1.5μm，粒子表面光滑。微波輻射1min就可以得到產(chǎn)物ZIF-67。
　　本文還研究了多級孔ZIF-67對甲基橙、亞甲基藍(lán)和羅丹明B三種染料分子的吸附性能。結(jié)果表明多級孔ZIF-67對三種染料分子均有不同程度的吸附