等离子体_微波诱导金属有机框架缺陷的产生及多相催化性能研究

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1、学校代号10532学号S151100971分类号密级硕士学位论文等离子体/微波诱导金属有机框架缺陷的产生及多相催化性能研究学位申请人姓名陈兰君培养单位化学化工学院导师姓名及职称霍甲副教授学科专业化学研究方向缺陷金属有机框架材料论文提交日期2018年5月学校代号：10532学号：S151100971密级：不保密湖南大学硕士学位论文等离子体/微波诱导金属有机框架缺陷的产生及多相催化性能研究学位申请人姓名：陈兰君导师姓名及职称：霍甲副教授培养单位：化学化工学院专业名称：化学论文提交日期：2018年5月论文答辩日期：2018年5月28日答辩委员会主席：胡家文教授

2、Plasma/MicrowaveInducedDefectsinMetal-OrganicFrameworksanditsCatalyticapplicationsbyCHENLanjunB.E.(AnqingNormalUniversity)2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofScienceinChemistyintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorAssociateProfes

3、sorHUOJiaMay,2018硕士学位论文摘要金属有机框架（MOF）具有高度有序的孔径分布、较高的比表面积和结构可设计性等特征，因而在气体吸附/分离、电化学能量转化、多相催化等方面有着广泛的应用。特别是在多相催化领域，关于MOF的研究受到了众多的关注，其框架各个组份都可以作为催化活性中心，骨架中开放的金属位点、经过修饰的有机配体或孔道中非框架组分。但目前对MOF中的缺陷与其催化的影响研究不够充分。本文从MOF缺陷的角度出发，采用多种方法,如等离子体刻蚀、微波合成及微波酸处理诱导产生并调控MOF缺陷，同时保持了金属有机框架结构的稳定性。以苯乙烯环氧化、

4、酯化、转酯化和香茅醛环化作为反应模型，系统研究缺陷对MOF催化性能的影响。主要内容如下：（1）采用等离子体刻蚀的方法诱导HKUST-1缺陷的产生并且用于苯乙烯的环氧化反应。经过刻蚀后的HKUST-1晶体表面的粗糙度增大，结晶度下降，且出现配体缺失的现象，形成了不饱和金属开放位点。制备出的样品通过TGA，BET，EXAFS，XANES等表征证明缺陷的存在。样品P-HKUST-1在催化苯乙烯的环氧化反应转化率高达98%，且催化剂具有良好的稳定性。（2）用酸处理稳定性高的UiO-66和MOF-808一类以Zr6O4簇为基本建筑单元的MOF。利用微波的方法为后处

5、理提供巨大能量，加速盐酸溶液对材料的刻蚀效果。结果表明，经过微波酸处理的MOF材料，骨架中配体的含量显著降低，比表面积增加。在催化实验中，酸处理的MOFs催化性能显著提高，晶体结构依旧保持稳定。（3）采用微波快速合成的方法制备了一系列不同的时间的UiO-66和MOF-5样品。经XRD，BET，TGA等表征分析和催化性能测试，证明微波合成的方法可以大大缩短材料的合成时间，加快晶体的生长，且微波时间影响MOF缺陷的产生。相比传统热合成的材料，微波方法得到的产物表现出更好的催化性能。关键词：金属有机框架；缺陷；不饱和金属位点；催化II等离子体/微波诱导金属有机

6、框架缺陷的产生及多相催化性能的研究AbstractMetalorganicframework(MOF)hasthecharacteristicsofhighporosity,largesurfaceareaanddesignable,soitiswidelyappliedinaspectsofgasadsorption/desorption,electrochemical,heterogeneouscatalysisandsoon.Especially,inthefieldofheterogeneouscatalysis,theresearchonMOF

7、hasreceivedalotofattention.Eachcomponentoftheframeworkcanbeusedasacatalyticactivesite,suchasopenmetalsites,modifiedorganicligandsornon-frameworkgroupsinthepores.However,thereisalittlepreviousresearchsabouttheinfluenceofMOFdefectsoncatalyticperformance.FromtheperspectiveofMOFdefec

8、ts,plasmaetching,microwavesynthesisandmi