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金属有机骨架及其碳化产物的制备

  • 元宵爱元宵
    2016/08/27
  • 私聊

石油化工检测

  • 催化剂制备及表征
    1.1 MOF(Fe)及其碳化物制备

    (1) MOF(Fe)制备

    按比例称取一定量的硝酸铁和氢氟酸水溶液溶解于去离子水中,搅拌均匀后加入均苯三甲酸,将搅拌至澄清的溶液转移至Teflon内胆中,装入不锈钢水热反应釜。升温至160 ℃,并持续加热84h,自然冷却后分别用一定量的去离子水和无水乙醇洗涤,干燥后得到MOF(Fe)。所的产物是橙色固体粉末,颜色均一,无味。具体实验参数参照第二章中相关部分。
    MOF(Fe)催化剂制备流程图:

    (2)基于MOF(Fe)的碳化物制备
    将得到的产物MOF(Fe),研磨至微小粉末状;称取一定量的MOF(Fe)装入小瓷盅内,在通入N2的条件下,在高温炉内以10 ℃/min的速率升温至900 ℃,并维持5h,自然冷却后取出,研磨,得到900 ℃下MOF(Fe)碳化物 (下文用MOF(Fe)-900表示)。MOF(Fe)催化剂直接碳化制备流程图:

    1.2 ZIF-67及其碳化物制备

    (1) ZIF-67制备

    称取一定量乙酸钴加入至甲醇溶液,搅拌至全部溶解;另外称取一定量2-甲基咪唑加入甲醇溶液中,搅拌至全部溶解,将乙酸钴-甲醇溶液逐滴加入2-甲基咪唑-甲醇溶液中。搅拌2 h后,转移至Teflon内衬中,再装入不锈钢水热反应釜内,在120 ℃下进行水热反应,持续24h后取出。在室温下自然冷却,待完全冷却后过滤,并用一定量的甲醇洗涤,真空干燥,得到产物ZIF-67。所得产物是紫色固体粉末,颜色均一,无味。具体实验参数参照第二章中相关部分。
    ZIF-67催化剂制备流程图:

    (2)基于ZIF-67的碳化物制备
    将得到的产物ZIF-67,研磨至微小粉末状;称取一定量的ZIF-67装入小瓷盅内,在通入N2的条件下,在高温炉内以10 ℃/min的速率升温至900 ℃,并维持5h,自然冷却后取出,研磨,得到900 ℃下ZIF-67碳化物(下文用ZIF-67-900表示)。。
    ZIF-67催化剂直接碳化制备流程图:

    1.3红外吸收光谱图
    通过MOF(Fe)红外光谱图可以分析出,在1628.23、1576.63、1448.99 cm-1等处出现的特征峰是苯环碳骨架伸缩振动产生的吸收峰,形成此峰的原因合成MOF(Fe)的配体为均苯三甲酸;3421.66cm-1处出现的特征峰是水分子的吸收峰;2987.37、2900.94 cm-1处出现的峰是苯环上氢原子C-H键伸缩振动峰;在1628.23、1383.60 cm-1等处出现的特征峰是由于COO-键不对称伸缩振动和对称伸缩振动而产生的吸收峰。

    1.4 XRD
    图3·4是所得MOF(Fe)样品粉末的XRD谱图,与通过模拟得到的标准MOF(Fe)XRD谱图比较,可以明显的看出,样品MOF(Fe)曲线的特征峰出现的位置和强度都与通过模拟得到的标准MOF(Fe)曲线相吻合,所以,可以确认所制得的样品是MOF(Fe)。

    图1·7是所得ZIF-67样品粉末的XRD谱图,与通过模拟得到的标准ZIF-67 XRD谱图比较,可以明显的看出,样品ZIF-67曲线的特征峰出现的位置和强度都与通过模拟得到的标准ZIF-67曲线相吻合,所以,可以确认所制得的样品是ZIF-67。
    图1·8是ZIF-67在900℃下碳化得到样品粉末的XRD谱图。在44°、51 °、76 °附近,ZIF-67-900有三个较为明显的峰,通过与Co的XRD谱图进行对比,峰值的强度和出现位置基本相吻合,可能含有金属Co;另外,在26°附近,也存在明显的峰,通过与C的XRD谱图进行对比,峰值的强度和出现位置基本相吻合,可能含有碳。
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