MOFs衍生含碳TiO_2的设计合成与光催化应用研究进展

TiO_2是一种典型的半导体光催化材料,因具有较高的光催化活性、稳定性和较低的成本,在光催化领域有着潜在的应用价值。绝大多数已报道的纳米TiO_2材料易团聚且光生电子空穴极易复合,大大限制了其在实际中的应用。MOFs高温下会使有机骨架热裂解,形成含大量的孔结构并暴露出活性位点的氧化物,用该方法制备的金属氧化物不仅比表面积较大,而且使金属氧化物高度分散在有机骨架裂解后的碳矩阵中,从而有效避免了纳米金属氧化物的团聚。重要的是,碳骨架可以传输光生电子,从而避免了光生电子和空穴的复合,大大提高了光催化效率。该文综述了近年来国内外对MOFs衍生制备TiO_2材料及其应用的研究报道,着重介绍了含碳TiO_2的设计合成与光催化应用研究进展,并对基于金属有机框架材料设计合成含碳氧化物及其光催化性能研究进行展望。     

TiO_2@MOFs光催化材料的研究进展与展望

金属有机骨架是一种新型功能性材料,其中TiO_2@MOFs复合材料因结合了TiO_2和MOFs的优异特性而被广泛关注,成了近年来MOFs材料研究的一个重要方向。综述了近年来TiO_2@MOFs复合材料的研究进展,介绍了TiO_2@MOFs复合材料的制备方法:水热法、溶剂热法、溶胶-凝胶方法、模板法等,研究TiO_2@MOFs复合材料独特形貌结构,分析了复合材料在光催化降解、CO_2还原、产氢等方面的应用性能,最后,提出了TiO_2@MOF复合材料作为光催化剂的前景与挑战。     

MOFs及其复合物光催化降解水中污染物的应用研究进展

金属有机骨架化合物(metal organic frameworks,MOFs)是一类新型晶态多孔材料,具有表面积大、孔隙率高、合成成本低等特点。由于MOFs具有独特的孔道结构和分散的活性中心,它在催化领域得到了广泛的应用。首先,介绍了常见MOFs的种类和合成方法,总结了不同合成方法的特点;然后,梳理了MOFs作为光催化剂高效去除废水中的重金属、染料以及抗生素等的最新研究进展,阐述了MOFs及复合材料光催化不同污染物时的反应机理、反应效率、各种实验条件对光催化性能的影响;最后,对MOFs光催化处理废水的前景进行了展望,并探讨了所面临的挑战。     

金属有机骨架材料上气体吸附存储与分离的研究进展

对金属有机骨架(MOFs)材料的结构及合成方法做了简要概述;结合国内外研究现状详细介绍了MOFs材料在吸附存储与分离领域的研究进展,并对MOFs材料在该领域的应用进行了展望.     

高热稳定性多孔二氧化钛/石墨烯复合体的制备与光催化性能研究

以硫酸氧钛为钛源,氧化石墨为碳源,采用水热方法制备了高热稳定性多孔二氧化钛/石墨烯复合体材料.利用XRD、Raman、N2 吸附、SEM 和TEM 对复合体材料的结构进行了表征.研究表明高热稳定性多孔二氧化钛均匀复合在石墨烯表面,两者形成了有效的界面耦合.光催化降解高毒性有机污染物2,4-二氯苯酚,经700 ℃高温焙烧后的样品具有最高的光催化降解效率,2h即可将有机物完全降解,这得益于多孔二氧化钛发达的孔道结构利于反应物和产物的扩散,较高的结晶度以及与石墨烯之间形成的紧密界面耦合有利于光生电荷的分离.这种新颖的具有优异光催化性能的高热稳定性多孔二氧化钛/石墨烯复合体在光催化领域具有较高的应用价值,这种一步水热法合成策略也为构筑其他石墨烯基多孔复合材料提供了新的思路.     

MOFs材料对室内挥发性有机物吸附和光催化降解的研究进展

金属有机骨架材料(MOFs)由于其高孔隙率、高比表面积和高度可调的物理化学结构在气体吸附领域受到广泛关注.与此同时MOFs的类半导体特性也使其成为了光催化领域内的研究热点.本文将MOFs的吸附与光催化两种作用过程结合讨论,提出MOFs材料基于两种作用协同去除室内低浓度挥发性有机污染物的优势.从修饰MOFs的方法分类,综...     

MOFs衍生的复合材料电磁微波吸收性能研究进展

由于具有质量轻、比表面积高以及独特的多孔结构等特点,金属有机框架(metal organic frames,简称MOFs)材料被认为是潜在理想的功能纳米材料.通过改变金属离子、有机配体和合成方法,可以构建多种MOFs,由此衍生的复合材料广泛应用于电磁微波吸收领域.该文概述MOFs衍生的复合材料电磁微波吸收性能的研究进展,并展望提高MOFs衍生的复合材料电磁微波吸收性能的新途径.     

基于磁性TiO2光催化剂降解有机物的研究进展

光催化技术是一种资源节约、环境友好、极具应用前景的新型绿色环保技术,它在处理有机污染物领域得到广泛应用。磁性物质作为光催化剂的载体能够有效地参与催化反应,磁性物质的二氧化钛(TiO_2)光催化剂不仅具有化学性质稳定、无污染、光催化性能高、成本低、应用范围广等优点,而且具有良好的分离回收特性。通过综述磁性TiO_2光催化剂材料的组成、分类、光催化机制及对有机污染物的降解作用,对几种基于磁性物质的TiO_2光催化剂材料基础和发展的概述研究,分析出我国在磁性物质的TiO_2光催化剂降解有机物方面的研究应用情况和未来发展预测,旨在为磁性物质的TiO_2光催化剂材料的研究提供借鉴。     

卟啉MOFs材料应用于肿瘤治疗领域的研究进展

卟啉类化合物因其独特的物理和化学特性,在肿瘤治疗领域具有广阔的应用前景.但是卟啉类化合物存在水溶解性较差和易于自聚集等缺点,限制了其在肿瘤治疗上的广泛应用.而金属有机框架（MOFs）具有可调节孔径、可功能化修饰,以及生物相容性好等优点.因此,将卟啉作为有机连接体,结合金属簇构建卟啉MOFs材料,不仅可以克服卟啉类化合物固有的缺点,而且还能发挥MOFs的优异特性.文章综述了近年来卟啉MOFs材料的合成方法及其在肿瘤治疗方面的研究进展,同时探讨了其在肿瘤治疗领域的挑战.     

两种MOFs材料降解染料废水的光催化活性

以吡啶羧酸配体3-吡啶-4-苯甲酸(3,4-HPBC)为构筑块,过渡金属Ni(Ⅱ)和Co(Ⅱ)作为中心离子,合成了两种MOFs材料,[Ni(3,4-PBC)_2(H_2O)](1)和[Co(3,4-PBC)_2(H_2O)](2)。以酸性品红和甲基橙溶液为模型污染物,考察了两种MOFs材料和敏化TiO_2复合材料对这两种污染物的光催化降解性能。结果表明:两种MOFs材料和敏化TiO_2复合材料对两种污染物具有较好的光降解活性。     

TiO_2纳米光催化材料的研究进展

在环境污染物的光催化分解中,高活性光催化剂的使用是关键环节.本文综述了近年来TiO_2光催化材料改性的重要方法以及新型TiO_2光催化剂的研究进展. TiO_2光催化剂的改性方法主要有复合半导体、染料光敏化、贵金属沉积、金属离子掺杂、非金属掺杂、多元共掺杂等.新型光催化剂种类主要有钙钛型光催化剂、层状金属氧化物光催化剂、隧道结构化合物光催化剂等.未来可以考虑利用普鲁士蓝类纳米配合物和金属-有机框架材料(MOFs)对TiO_2光催化材料进行改性,得到新型的具有高催化活性的的TiO_2光催化剂.     

MOF衍化TiO_2修饰石墨相氮化碳的光催化性能研究

石墨相氮化碳(g-C_3N_4)材料是一种极具潜力的有机光催化材料,尤其是在可见光驱动的光催化分解水制氢方面的应用.然而,较差的光生载流子分离效率严重制约了其光催化活性.选择TiO_2作为修饰材料,在g-C_3N_4表面构建合理的异质结构可以有效解决该问题,但需要进行合理的设计.本文通过较为简单的工艺过程,以金属有机框架材料(MOFs)为牺牲模板,制备MOF衍化TiO_2修饰的g-C_3N_4复合光催化剂.制得的MOF衍化TiO_2的比表面积大,约为124.5 m2/g,并由锐钛矿相/金红石相两相混合组成,这会有效增加光催化剂的光生电子分离效率,并提供更多的催化反应活性位点.通过XRD、SEM、TEM、UV-Vis、PL等表征手段,对材料的物相及相关的光谱学、电化学性质进行了详细的表征,并通过成分调控确定了优化工艺参数.通过相关表征结果可以看出,MOF衍化TiO_2修饰的g-C_3N_4复合光催化剂随着TiO_2的负载量提高而表现更好的载流子分离效率,但其可见光响应会随之降低.因此,存在一个最优的负载量可以均衡二者的影响,从而表现出最高的光催化活性.实验发现,TiO_2的质量分数为6%的光催化剂,其光催化制氢活性在可见光(l≥420 nm)驱动下体现了最高的制氢速率,达836μmol/(g·h).实验结果表明:由MOF衍化TiO_2与g-C_3N_4构建的异质结构可以有效地抑制光生载流子的复合,从而显著提高光催化分解水制氢的性能.     

基于四苯乙烯金属有机骨架材料的合成及其荧光传感应用

金属有机骨架是由金属离子或金属离子簇和有机配体通过自组装形成的具有多孔结构的特殊晶体材料,在储存气体与分离、不对称催化、化学传感等方面有着广阔的应用前景,其中具有聚集诱导发光效应的荧光MOFs材料更是引起了广泛的关注.文章对四苯乙烯基MOFs材料在离子识别、挥发性有机物检测、硝基芳族化合物识别和生物分子检测等领域的荧光传感应用进行了归纳和总结.     

二苯胺四羧酸配体构筑的新型锌金属有机骨架

金属有机骨架(metal organic frameworks, MOFs)材料作为一种新型的晶型多孔材料,已经被广泛地应用于催化、仿生、荧光、化学传感、气体吸附与分离等领域.通过溶剂热法合成了一新型的以二苯胺四羧酸(TDPC)为桥连配体,以双核锌为金属节点的锌金属有机骨架Zn-TDPC, [Zn1.33 (TDPC) (EtOH)]n产量高达52％.通过单晶衍射分析可以看出Zn-TDPC的框架有一个大的四边形孔道和一个小的四边形孔道.并且通过后续的单晶衍射分析、元素分析、粉末X射线衍射、红外光谱、紫外-可见光谱,以及热重分析等一系列表征可以初步判断出该MOF材料为一种全新的MOF结构,易于合成且拥有超高的稳定性,在催化、气体吸附与分离等领域存在广泛的应用前景.     

G/TiO_2/CoFe_2O_4磁性复合光催化材料的制备及光催化降解亚甲基蓝

以天然鳞片石墨为原料,用改进的Hummers法氧化制备氧化石墨烯;以Fe Cl2,Fe Cl3为原料,用共沉淀法合成Co Fe_2O_4;再用一步水热合成法制备G/TiO_2/Co Fe_2O_4三元纳米复合材料.用FT-IR、XRD、AFM、TEM对氧化石墨烯和G/TiO_2/Co Fe_2O_4复合材料进行表征,并在紫外光照下对比G/TiO_2,TiO_2/Co Fe_2O_4,G/TiO_2/Co Fe_2O_4复合材料对亚甲基蓝的降解效果.结果表明,在紫外光照射下,G/TiO_2/Co Fe_2O_4复合材料光催化降解亚甲基蓝的催化效率明显大于单纯G/TiO_2,TiO_2/Co Fe_2O_4,光催化40 min后,脱色率达90%.G/TiO_2/Co Fe_2O_4复合材料不失为一种有潜力的光催化降解染料废水催化材料.     

TiO_2/AC复合材料的吸附性与光催化性能

以煤基活性炭为原材料,采用浸渍-水热法合成TiO_2/AC复合材料,进一步分析TiO_2负载量对TiO_2/AC复合材料吸附性能和光催化活性的影响.结果表明:TiO_2负载量为10.2%时,TiO_2/AC复合材料对Rh B的单层饱和吸附量为19.5mg/g,高于煤基活性炭饱和吸附量13.8mg/g.紫外光辐照下,不同负载量的TiO_2/AC复合材料均表现出优异的光催化活性.TiO_2负载量为11.4%时,紫外光辐照2h后,TiO_2/AC复合材料对Rh B降解率为98.5%,远高于同等条件下P25光催化剂对Rh B的降解率(72.1%).这是由于活性炭和TiO_2之间的界面可以有效分离光生电子-空穴对,同时石墨化C的存在可以提高光生电子的迁移率,因此TiO_2/AC复合材料表现出明显优于P25的光催化活性.     

MOFs用于炔烃/烯烃高效分离的近期研究进展

传统的低碳烃气体分离技术能耗高,容易造成一定的环境压力,如低温蒸馏和溶剂萃取.此外,由于工业和技术的发展以及对产品更高的要求（如纯度）,传统的分离方法已无法满足需求.金属有机框架（MOFs）作为一类相对新颖的多孔有机-无机杂化材料,因其可控的拓扑结构和多样的化学微环境,在低碳烃分离和纯化领域受到广泛关注.文章概述了MOFs作为分离和纯化低碳烃气体吸附剂具有的特性,重点关注了MOFs材料在炔烃/烯烃气体分离领域的应用进展.     

水热法制备TiO_2/MoS_2纳米球光催化剂及其光催化性能研究

采用两步水热法合成TiO_2/MoS_2复合光催化剂.经过X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)分析表明,MoS_2成功复合在TiO_2纳米球上;合成的TiO_2/MoS_2复合光催化剂提高了光电子-空穴对的分离效率.相比较纯粹的MoS_2颗粒和TiO_2纳米球,TiO_2/MoS_2纳米球复合光催化剂具有较强的光催化性能,光催化效果好.     

石墨烯/TiO_2复合材料的制备及其光催化性能的研究

利用超声法制备石墨烯/TiO_2光催化复合材料,通过XRD、SEM、紫外漫反射对合成的系列样品进行表征,结合光催化降解罗丹明B(RhB)实验得出最佳复合条件:复合比例为1∶40,超声时间为60 min,复合温度为200℃.通过5次重复利用实验得出石墨烯/纳米TiO_2复合材料具有可见光催化稳定性.通过对石墨烯/TiO_2光致发光光谱和不同捕获剂存在下石墨烯/TiO_2光催化降解染料实验的研究,表明在石墨烯/半导体氧化物可见光催化反应过程中·OH自由基起主要的光催化作用,空穴起辅助的催化作用.     

静电纺丝制备M oS2/TiO2复合纳米纤维材料

以TiO_2和MoS_2为基底的纳米材料在太阳能电池、光电开关、光催化等方面应用广泛,但是单纯的TiO_2和MoS_2纳米材料还有诸多不足,例如:光致电子和空穴对的转移速度慢,复合率高,导致光催化量子效率低.因此本文通过静电纺丝技术合成TiO_2/MoS_2复合纳米材料,以改善单一纳米材料的不足.首先,通过超声的方法将多层片状的MoS_2固体粉碎变成小片、单层结构,之后加入TiO_2的静电纺丝前体溶液中,通过调控静电纺丝的参数,得到MoS_2在TiO_2纳米管分散的纳米纤维结构.通过调节MoS_2浓度,可以有效改善复合材料的形貌,并进一步利用XRD、TEM、SEM、IR等方法对TiO_2/MoS_2复合纳米材料进行详细表征.本文所制备的纳米复合材料,MoS_2均匀镶嵌在TiO_2内部,不易脱落,结构稳定,将在太阳能电池、光电开关、光催化等方面有潜在的应用价值.