金属有机骨架材料(配位聚合物)简称为MOFs,是指由金属离子或金属簇与有机配体有序组装形成的多孔有机材料。由于其比表面积高、通道规则有序、孔径和形状可调、功能化容易等特点,在气体储存、催化、药物储存、分离纯化、医学成像、传感器、异构体吸附分离等领域具有良好的应用前景。本论文在锆基金属有机框架材料基础上掺杂不同比例稀土元素,得到了11个MOFs。利用X射线粉末衍射、物理比表面吸脱附、热重分析、荧光光谱、电感耦合等离子光谱进行了材料的基本表征,重点研究了在温度传感和液相己烷异构体选择性分离方面的应用,具体工作包括以下几个方面: (1)在Zr-MOFs结构基础上掺入稀土元素铽与铕,并通过调节元素铽与铕的比例得到两种结构(NU-1000/Zr-SXU-2)六个具有晶相的多孔材料(M1-M6)。实验结果表明,得到的MOFs材料是与模拟结构一致的多孔晶体粉末,具有较高的比表面积和规则有序的孔道,而且化学/热力学稳定好。重点研究其荧光性质发现,材料M2-M4对丙酮和水溶液具有on-off响应;变温固态光谱表明,M1-M6因其金属离子掺杂比例不同在温度变化区间表现出一定的温度传感响应,此外,对于温度的灵敏度也有一定的差别,初步认为发射中心之间的不同能量转移可以影响其温度传感性能,这为温度传感器的应用奠定了实验基础。 (2)在Zr-SXU-2结构体系中掺入稀土元素铽(Tb),通过调节铽的含量得到五种结构相同的多孔MOFs材料(M7-M11),该系列材料具有多孔性质、化学/热力学稳定,我们利用气相色谱法重点探究了其对己烷异构体的吸附与分离的性能。实验结果表明:随着掺铽量的增加,正己烷的吸附量呈现增长趋势,初步认为己烷异构体吸附动力学因素起了关键性作用。 摘要译文
金属有机框架材料; 稀土元素; 温度传感; 己烷异构体; 吸附分离; 多孔材料
080501[材料学];080505[复合材料];080509[能源材料]