表面活性劑在MOF制備中的應(yīng)用

關(guān)于表面活性劑在MOF制備中的應(yīng)用一、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(shì)。介孔MOF（孔徑在2—5nm）：利于物質(zhì)傳輸及氣體擴(kuò)散。第2頁(yè),共21頁(yè)，星期六，2024年，5月離子液體組成：有機(jī)陽(yáng)離子+無(wú)機(jī)陰離子優(yōu)點(diǎn)：零蒸汽壓、無(wú)毒。熱穩(wěn)定性好，化學(xué)穩(wěn)定性好。對(duì)有機(jī)無(wú)機(jī)物質(zhì)均有較高溶解度?？扇〈袡C(jī)溶劑作反應(yīng)溶劑！第3頁(yè),共21頁(yè)，星期六，2024年，5月超臨界狀態(tài)

超臨界狀態(tài)：溫度、壓力處于臨界點(diǎn)以上第4頁(yè),共21頁(yè)，星期六，2024年，5月工作一：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第5頁(yè),共21頁(yè)，星期六，2024年，5月反應(yīng)物48h收集沉淀乙醇洗滌數(shù)次SEMTEM80℃第6頁(yè),共21頁(yè)，星期六，2024年，5月產(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第7頁(yè),共21頁(yè)，星期六，2024年，5月小角X射線散射SAXS有序結(jié)構(gòu)第8頁(yè),共21頁(yè)，星期六，2024年，5月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)第9頁(yè),共21頁(yè)，星期六，2024年，5月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/微孔結(jié)構(gòu)的存在第10頁(yè),共21頁(yè)，星期六，2024年，5月反應(yīng)機(jī)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、表面活性劑第11頁(yè),共21頁(yè)，星期六，2024年，5月

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(shí)驗(yàn)?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(duì)MOF形貌的影響實(shí)驗(yàn)步驟：以N-EtFOSA(氟蟲(chóng)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。第12頁(yè),共21頁(yè)，星期六，2024年，5月產(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量為2wt%時(shí)產(chǎn)物的SEM圖和TEM圖?？梢钥闯觯卯a(chǎn)物為直徑60~80nm的圓盤(pán)晶體。第13頁(yè),共21頁(yè)，星期六，2024年，5月下圖（c）（d）為產(chǎn)物的高倍TEM圖，可以看出納米圓盤(pán)上存在孔徑約2~4nm的介孔第14頁(yè),共21頁(yè)，星期六，2024年，5月圖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孔分布分析第15頁(yè),共21頁(yè)，星期六，2024年，5月表面活性劑濃度對(duì)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！第16頁(yè),共21頁(yè)，星期六，2024年，5月表面活性劑含量對(duì)介孔/微孔表面積之比的影響1、隨表面活性劑含量的增加，Smeso/Smicro變大。2、對(duì)比試驗(yàn)：不加表面活性劑時(shí)，無(wú)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(guò)程中起到重要作用第17頁(yè),共21頁(yè)，星期六，2024年，5月作用機(jī)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。第18頁(yè),共21頁(yè)，星期六，2024年，5月總結(jié)表面活性劑在水熱合成介孔/微孔體系MOF過(guò)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(duì)MOF形貌結(jié)構(gòu)有重要影響！第19頁(yè)