表面活性劑在mof制備中的應(yīng)用

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1、表面活性劑在合成介孔MOF中的作用大綱一、概念介紹二、離子液體/超臨界CO2/表面活性劑體系合成介孔/微孔體系MOF納米球三、以表面活性劑為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑在離子液體中合成介孔MOF板四、總結(jié)一、概念介紹微孔MOF（孔徑<2nm）：微孔吸附性能在氣體分離及催化方面有極大優(yōu)勢。介孔MOF（孔徑在2—5nm）：利于物質(zhì)傳輸及氣體擴散。離子液體組成：有機陽離子+無機陰離子優(yōu)點：零蒸汽壓、無毒。熱穩(wěn)定性好，化學(xué)穩(wěn)定性好。對有機無機物質(zhì)均有較高溶解度。可取代有機溶劑作反應(yīng)溶劑！超臨界狀態(tài)超臨界狀態(tài)：溫度、壓力處于臨界點以上

2、工作一：離子液體/超臨界CO2/表面活性劑體系合成介孔/微孔體系MOF納米球表面活性劑N-EtFOSA離子液體TMGA反應(yīng)原料Zn(NO3)2·6H2O和H2BDC（苯二甲酸）通入CO2壓力：16.8MPa反應(yīng)物48h收集沉淀乙醇洗滌數(shù)次SEMTEM80℃產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與形貌SEM/TEM有序介孔納米球直徑：80nm介孔直徑：3nm壁厚：2.5nm小角X射線散射SAXS有序結(jié)構(gòu)N2吸附脫附等溫曲線遲滯環(huán)：介孔結(jié)構(gòu)微孔結(jié)構(gòu)B-J-H孔分布介孔孔徑：集中于3.6nm微孔孔徑：集中于0.7nm以上分析結(jié)果表明了介孔/微

3、孔結(jié)構(gòu)的存在反應(yīng)機制：表面活性劑自組裝成柱狀膠束Zn2+與BDC沉積除去離子液體、CO2、表面活性劑工作二：以表面活性劑為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑在離子液體中合成介孔MOF板實驗?zāi)康模?、研究表面活性劑在介孔材料形成中的作用。2、研究表面活性劑濃度對MOF形貌的影響實驗步驟：以N-EtFOSA(氟蟲氨)為表面活性劑，TMGT（1,1,3,3-四甲基胍）為離子液體，Cu2+與BTC3-（苯三酸）離子在30℃下反應(yīng)，得到產(chǎn)物Cu3(BTC)2(H2O)3.xH2O。產(chǎn)物結(jié)構(gòu)與形貌分析如下圖（a）(b)分別為表面活性劑百分含

4、量為2wt%時產(chǎn)物的SEM圖和TEM圖。可以看出，所得產(chǎn)物為直徑60~80nm的圓盤晶體。下圖（c）（d）為產(chǎn)物的高倍TEM圖，可以看出納米圓盤上存在孔徑約2~4nm的介孔圖2吸附曲線：處于Ⅰ型與Ⅳ型之間。B-J-H：介孔孔徑集中分布于2.5nmN2吸附脫附等溫線及B-J-H孔分布分析表面活性劑濃度對產(chǎn)物MOF形貌的影響上圖：2wt%球形右圖上：0.05wt%六角形右圖下：5wt%方形影響很大！表面活性劑含量對介孔/微孔表面積之比的影響表面活性劑含量wt%Smeso/Smicro0.050.330.2

5、0.380.50.851、隨表面活性劑含量的增加，Smeso/Smicro變大。2、對比試驗：不加表面活性劑時，無介孔結(jié)構(gòu)出現(xiàn)。以上結(jié)果表明，表面活性劑在介孔結(jié)構(gòu)的形成過程中起到重要作用作用機理：1、表面活性劑作介孔形成的模板。2、表面活性劑選擇吸附在MOF平板上，作結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑?？偨Y(jié)表面活性劑在水熱合成介孔/微孔體系MOF過程中起重要作用：一方面作介孔/微孔的模板劑，另一方面作結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑。表面活性劑濃度對MOF形貌結(jié)構(gòu)有重要影響！THANKS!