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(lǐng)域的潛在應(yīng)用價值，已引起研究者越來越多的關(guān)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(xué)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(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)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(yīng)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(jié)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(yīng)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(jié)構(gòu)和形貌進行了系統(tǒng)地表征，并且作為多相催化劑應(yīng)用到了一系列醇醛液相縮合反應(yīng)中。表征結(jié)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(chǎn)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(yīng)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(yīng)，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(shù)對其組成和結(jié)構(gòu)進行了系統(tǒng)地表征，并且作為多相催化劑應(yīng)用到了乙酸與正己醇的液相酯化反應(yīng)中。表征結(jié)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(zhì)子活性。在酯化反應(yīng)中，HPW@MIL-100(Fe)催化劑表現(xiàn)出高的催化活性和良好的重復(fù)使用性，而且