浅谈MOF材料的应用

　　在学习、工作中，大家都经常接触到论文吧，论文是指进行各个学术领域的研究和描述学术研究成果的文章。一篇什么样的论文才能称为优秀论文呢？下面是小编收集整理的浅谈MOF材料的应用论文，仅供参考，大家一起来看看吧。

　　浅谈MOF材料的应用

　　摘要：采用浸渍法制备了 Au/MOF-5 催化剂，用 X 射线衍射（XRD）、N2 物理吸附、红外光谱（IR）、热重分 析（TG-DTA）、电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES）和透射电镜（TEM）对催化剂进行表征，并探索 其在醛、炔和胺三组分（A3）偶联反应中的催化性能。两种催化剂对醛、炔和胺三组分偶联反应均具有较高的催化活性, 产物炔 丙基胺类选择性为 100%, 且可循环使用; 结晶度较低的 IRMOF-3-SI-Au(PS) 的活性高于结晶度较高的 IRMOF-3-SI-Au(OP); 催化剂对芳香醛和脂肪醛以及环状胺均具有较高的催化活性, 且对带有吸电子基团的芳香醛的活性高于带有供电子基团的。利用 Cu 的有机骨架材料( Cu-MOF( CuBTC) ) 中金属离子高度有序的特性，基于高比表面的介孔 TiO2 载 体，通过煅烧前驱体 CuBTC-TiO2 复合物制备纳米负载型 CuO-TiO2 催化剂。以一水合乙酸铜和均苯三酸为原料，采用常温搅拌法合成金属有机框架化合物 MOF-199，用 XRD、IR、 BET 对其表征。将 MOF-199 用水处理后作为催化剂用于苯羟基化反应，考察了催化剂的用量、反应温度、反应 时间、双氧水添加量对催化反应的影响。

　　关键词：催化剂；化学反应；活性；金属有机骨架; IRMOF-3; 三组分偶联反应; 炔丙基胺；CuO-TiO2; Cu-MOF MOF-199; 水合物; 苯;

　　1:Au/MOF-5 催化剂在三组分偶联反应中的催化性能

　　浸渍法制备的 Au/MOF-5 催化剂 在醛、炔和胺三组分偶联反应中的催化性能，以苯 甲醛、苯乙炔和六氢吡啶三组分偶联反应作为模型反应考察了 Au/MOF-5 催化剂的催化活性随反应时间的变化规律。

　　采用溶剂热法合成了热稳定性高的金属有机骨架 MOF-5，用此材料负载 Au 催化剂，用于醛、炔和胺三组分（A3）偶联反应。Au/MOF-5 在苯甲醛、苯乙炔和六氢吡啶三组分偶联反应中具有较好的催化活性，120℃反应 4 h，苯甲醛的转化率为 75.3%，反应速率和 TON 分别为 18.7 mmol·(g Au)1·h1和 14.7（基于总金含量）。Au/MOF-5 对产物炔丙基胺类的选择性为 100%，而且可以循环使用至少 3 次。Au/MOF-5 对反应底物具有较宽的适用范围，对于芳香醛和脂肪醛、二级胺和 N-烷基 取代苯胺、芳香炔和脂肪炔均具有较高的催化活性， 对于一级胺的催化活性较低，苯环上取代基的电子 效应对反应活性有较大影响，带有吸电子基团的芳香醛的活性大于带有供电子基团的芳香醛，随着苯 乙炔上烷烃链长的增加，苯甲醛转化率逐渐降低。

　　2:Au/MOF 催化剂的制备、表征

　　采用后合成共价修饰法制备的催化剂标记为 IRMOF-3-SI-Au(PS). 具体步骤为: 称取 0.04 g NaAuCl4·2H2O, 室温下用乙腈 (约 0.3 ml) 溶解, 搅拌均匀, 逐滴加入到0.69 g 载IRMOF-3-SI 中, 振荡均匀, 静置 12 h, 于 30 C真空旋转蒸发 2 h, 备用.采用一锅法制备的催化剂标记为 IRMOF- 3-SI-Au(OP). 典型的合成步骤为: 2-氨基对苯二甲酸 (0.68 mmol, 0.12 g), 水杨醛 (0.22 mmol, 0.03 g) 和 DMF 混合物在室温下磁力搅拌 0.5 h; 将 Zn(NO3)2·6H2O (2.00 mmol, 0.60 g) 加到溶液中搅拌 0.5 h; 将 NaAuCl4·2H2O (0.04 mmol, 0.02 g) 的 DMF 溶液 (1 ml) 逐滴加入到溶液中; 将所得液装入 100 ml 水热釜中, 在 100 C自发压力下恒温 24 h; 反应体系缓慢冷却至室温, 所得催化剂用 DMF 和 CHCl3 分别洗 3 次, 于 30 C真空旋转蒸发 2 h, 备用.

　　X 射线衍射 (XRD) 测定在 Bruker D8 ADVANCE 型 X 射线衍射仪上进行. Cu Kα 靶, 管电压 30 kV, 管电流 20 mA, 扫描速率 10°/min, 扫描范围 2θ = 1.3o~70o. 采用美国Quantachrome公司Quadrasorb SI 型分析仪测定样品的比表面积和孔径. 样品在 50 C下真空脱气预处理 13 h. 样品的比表面积采用 BET 法 (取 p/p0 = 0.035~0.1 间的 5 个点) 计算, 孔体积以吸附质相对压力为 0.996 时的 吸附量来计算, 孔径分布的测定采用 SF (圆柱模型) 并以吸附等温线的脱附支为基准

　　采用后合成共价修饰法和一锅法分别制备了结晶度较低的 IRMOF-3-SI-Au(PS) 和结晶度较高的 IRMOF-3-SI-Au(OP) 催化剂, 在苯甲醛, 苯乙炔和哌啶三组分偶联 (A3) 反应中均具有较高的催化活性 和 100% 的产物选择性, 且对反应底物具有较宽的 适用范围, 在对带有吸电子基团和供电子基团的芳 基醛和脂肪醛, 二级胺均有较高的催化活性. 另外, IRMOF-3-SI-Au(PS) 和 IRMOF-3-SI-Au(OP) 催化剂 至少可以重复使用 3 次, 催化活性基本保持不变. 在醛、炔和胺 A3 反应中, Au3+比 Au0 具有更高的催 化活性; 可能的反应机理是通过催化剂中 Au3+/Au0 活化末端炔烃的 C–H 键, 并与醛及胺生成的中间体 亚胺亲核加成生成炔丙基胺.