表面活性剂在MOF制备中的应用.ppt

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1、表面活性剂在合成介孔表面活性剂在合成介孔MOFMOF中的作用中的作用 n 大纲大纲一、概念介绍一、概念介绍二、二、离子液体/超临界CO2/表面活性剂体系合成介孔 /微孔体系MOF纳米球三、三、以表面活性剂为结构导向剂在离子液体中合成以表面活性剂为结构导向剂在离子液体中合成 介孔介孔MOFMOF板板四、总结四、总结一、概念介绍一、概念介绍微孔微孔MOFMOF（孔径（孔径2nm2nm）：微孔吸附性能在气体分离）：微孔吸附性能在气体分离及及 催化方面有极大优势。催化方面有极大优势。介孔介孔MOFMOF（孔径在（孔径在25nm25nm）：利于物质传输及气体）：利于物质传输及气体扩扩 散。散。离子液体离

2、子液体组成：有机阳离子组成：有机阳离子+无机阴离子无机阴离子优点：零蒸汽压、无毒。优点：零蒸汽压、无毒。热稳定性好，化学稳定性好。热稳定性好，化学稳定性好。对有机无机物质均有较高溶解度。对有机无机物质均有较高溶解度。可取代有机溶剂可取代有机溶剂作反应溶剂！作反应溶剂！超临界状态超临界状态n 超临界状态：超临界状态：温度、压力处温度、压力处于临界点以上于临界点以上工作一：离子液体工作一：离子液体/超临界超临界COCO2 2/表面活性表面活性剂体系合成介孔剂体系合成介孔/微孔体系微孔体系MOFMOF纳米球纳米球表面活性剂表面活性剂N-EtFOSA离子液体离子液体TMGA反应原料反应原料Zn(NO3

3、)26H2O和和H2BDC（苯二甲酸）（苯二甲酸）通入通入CO2压力：压力：16.8MPa反应物反应物48h收集收集沉淀沉淀乙醇洗涤乙醇洗涤数次数次SEMTEM80产品结构与形貌产品结构与形貌SEM/TEMSEM/TEM有序介孔有序介孔纳米球直径纳米球直径：80nm80nm介孔直径：介孔直径：3nm3nm壁厚壁厚：2.5nm2.5nm小角小角X X射线散射射线散射SAXSSAXS有序结构有序结构N N2 2吸附脱附等温曲线吸附脱附等温曲线迟滞环：介孔结构迟滞环：介孔结构微孔结构微孔结构B-J-HB-J-H孔分布孔分布介孔孔径：集中于介孔孔径：集中于3.6nm微孔孔径：集中于微孔孔径：集中于0.

4、7nm以上分析结果表明了以上分析结果表明了介孔介孔/微孔结构的存在微孔结构的存在反应机制：反应机制：表面活性剂自组装表面活性剂自组装成柱状胶束成柱状胶束Zn2+与与BDC沉积沉积 除去离子液体、除去离子液体、CO2、表面活性剂表面活性剂工作二：以表面活性剂为结构导向剂在工作二：以表面活性剂为结构导向剂在 离子液体中合成介孔离子液体中合成介孔MOFMOF板板n 实验目的：实验目的：1、研究表面活性剂在介孔材料形成中、研究表面活性剂在介孔材料形成中 的作用。的作用。n 2、研究表面活性剂浓度对、研究表面活性剂浓度对MOF形貌形貌 的影响的影响n 实验步骤：以实验步骤：以N-EtFOSA(氟虫氨氟虫

5、氨)为表面活性剂，为表面活性剂，TMGT（1,1,3,3-四甲基胍）为离子液体，四甲基胍）为离子液体，Cu2+与与BTC3-（苯三酸）（苯三酸）离子在离子在30下反应，得到产物下反应，得到产物Cu3(BTC)2(H2O)3.xH2O。产物结构与形貌分析产物结构与形貌分析如下图（如下图（a）(b)分别为表面活性剂百分含量为分别为表面活性剂百分含量为2wt%时时产物的产物的SEM图和图和TEM图。图。可以看出，所得产物为直径可以看出，所得产物为直径6080nm的圆盘晶体。的圆盘晶体。下图（c）（d）为产物的高倍TEM图，可以看出纳米圆盘上存在孔径约24nm的介孔图2吸附曲线：处于型与 型之间。B-

6、J-H：介孔孔径集中 分布于2.5nmN N2 2吸附脱附等温线及吸附脱附等温线及B-J-HB-J-H孔分布分析孔分布分析表面活性剂浓度对产物MOF形貌的影响上图：上图：2wt%球形球形右图上：右图上：0.05wt%六角形六角形右图下：右图下：5wt%方形方形影响很大！影响很大！表面活性剂含量对介孔表面活性剂含量对介孔/微孔表面积之比的影响微孔表面积之比的影响表面活性剂含量表面活性剂含量wt%Smeso/Smicro0.050.330.20.380.50.851、随表面活性剂含、随表面活性剂含 量的增加，量的增加，Smeso/Smicro变大。变大。2、对比试验：不加、对比试验：不加 表面活性

7、剂时，无表面活性剂时，无介孔结构出现。介孔结构出现。以上结果表明，以上结果表明，表面活性剂在介孔结构的表面活性剂在介孔结构的形成过程中起到重要作用形成过程中起到重要作用作用机理作用机理：1、表面活性剂、表面活性剂作介孔形成的作介孔形成的模板。模板。2、表面活性剂、表面活性剂选择吸附在选择吸附在MOF平板上，平板上，作结构导向剂。作结构导向剂。总结总结n 表面活性剂在水热合成介孔表面活性剂在水热合成介孔/微孔体系微孔体系MOFMOF过过程中起重要作用：一方面作介孔程中起重要作用：一方面作介孔/微孔的模板剂，微孔的模板剂，另一方面作结构导向剂。另一方面作结构导向剂。n 表面活性剂浓度对表面活性剂浓度对MOFMOF形貌结构有重要影响！形貌结构有重要影响！