新型磁性Cu-BTC催化劑的制備及其催化性能研究.pdf

1、金屬-有機(jī)骨架材料（Metal-Organic Frameworks，MOFs）是近十幾年來發(fā)展十分迅猛的一種新型材料，由于其具有三維孔道結(jié)構(gòu)、較大的比表面積、較多的活性位、以及易于功能化等優(yōu)良性能，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于儲(chǔ)氫、催化、吸附等領(lǐng)域，也因此成為除碳納米材料和沸石之外的一種新型多孔材料。特別是在催化領(lǐng)域，因?yàn)镸OFs的分類眾多，且功能化方向可定制，因此獲得了廣泛的發(fā)展。比如利用MOFs本身的催化活性，或者利用其三維孔道結(jié)構(gòu)負(fù)載活性基

2、團(tuán)，或者將MOFs功能化即在其表面嫁接活基團(tuán)等等，有針對(duì)性的加速某些類型的化學(xué)反應(yīng)。由于MOFs在催化反應(yīng)結(jié)束后常常面臨回收的不便，因此這將MOFs材料和磁性載體復(fù)合在一起的研究就顯得很有必要。
　　本文即研究了負(fù)載型金屬骨架材料Cu-BTC@SiO2@Fe3O4催化劑的制備，及其負(fù)載貴金屬鎳制備雙金屬催化劑Ni/Cu-BTC@SiO2@Fe3O4。并通過TEM、FT-IR、XRD、N2吸附/脫附等手段對(duì)其結(jié)構(gòu)形態(tài)進(jìn)行了表征，又以

3、碘代苯乙酮和苯酚的Ullmann反應(yīng)對(duì)其催化性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)。具體研究工作如下:
　　合成了磁性Cu-BTC@SiO2@Fe3O4催化劑，并對(duì)其結(jié)構(gòu)和催化性能進(jìn)行了表征。首先制備磁核SiO2@Fe3O4，以FeCl3為鐵源，PVP為分散劑，乙二醇為溶劑，通過溶劑熱法制得Fe3O4，然后在氨水提供的堿性環(huán)境下，利用TEOS的水解，在其表面生成一層均勻的SiO2保護(hù)殼層。再以H3BTC和醋酸銅為原料，通過超聲方法在磁核SiO2@Fe3O

4、4表面生成一層多孔性MOFs材料Cu-BTC。通過FT-IR、XRD、TEM、N2吸附/脫附等表征手段，對(duì)磁核SiO2@Fe3O4以及Cu-BTC@SiO2@Fe3O4催化劑進(jìn)行了表征。發(fā)現(xiàn)磁核具有良好的結(jié)構(gòu)形態(tài)，Cu-BTC均勻包覆在磁核SiO2@Fe3O4周圍，形成一約30nm厚度的殼層。對(duì)于其催化性能，通過評(píng)價(jià)碘代苯乙酮與苯酚的Ullmann反應(yīng)，探討了催化劑用量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、堿的種類和量等條件對(duì)反應(yīng)的影響，發(fā)現(xiàn)其具有良好

5、的催化性能。
　　制備Ni/Cu-BTC@SiO2@Fe3O4催化劑，并對(duì)其結(jié)構(gòu)和催化性能進(jìn)行了表征。在合成的Cu-BTC@SiO2@Fe3O4催化劑的基礎(chǔ)上，利用Cu-BTC的多孔吸附特性，先后采用浸漬法和NaBH4還原法，將Cu-BTC@SiO2@Fe3O4表面負(fù)載鎳，以增強(qiáng)其催化性能，制得Ni/Cu-BTC@SiO2@Fe3O4催化劑。通過FT-IR、XRD、TEM、N2吸附/脫附等表征手段，發(fā)現(xiàn)催化劑Ni/Cu-BTC@S