MOFs衍生的铈-铜氧化物的合成及催化CO氧化的性能研究
金属-有机框架材料(MOFs)独特的物理和化学性质使其自诞生以来就备受关注。近年来，人们基于组装MOFs的有机配体的可分解性发展了MOFs衍生策略。本文从MOFs衍生金属氧化物出发，对MOFs衍生金属氧化物的结构调控、影响双金属MOFs衍生双金属氧化物性能的内在因素、MOFs衍生双金属氧化物中的活性组分分散问题做了一部分工作，以期能够丰富MOFs衍生策略的发展。 1.部分热分解和选择性刻蚀Ce-MOF制备多孔/空心结构二氧化铈 MOFs被广泛的用于热分解制备对应的多孔金属氧化物。然而，高温煅烧往往会导致所得的金属氧化物具有大的晶粒尺寸，同时会降低比表面积。与传统的完全热分解MOFs的方法不同，本论文中我们以Ce-MOF为前驱体，由于Ce-MOF在酸性条件下具有低的稳定性，在部分热分解Ce-MOF后再辅助以选择性刻蚀的方法可以得到多孔/空心结构二氧化铈。与完全热分解Ce-MOF制备的二氧化铈相比，所制备的多孔/空心二氧化铈在CO氧化催化反应中是良好的氧化铜物种的载体。Raman光谱、X射线光电子能谱(XPS)和氢气程序升温还原(H2-TPR)等测试表明，所制备的二氧化铈有利于增强二氧化铈与负载的氧化铜物种的相互作用。这项工作将有望开辟一种新的、简单的通过MOFs制备金属氧化物的方法，即部分热分解的方法。 2.铈基MOF衍生的CeO2-CuO双金属氧化物及其对CO氧化的差异性催化 采用一步法或后处理法从金属有机框架衍生得到双金属氧化物，目前已被广泛的研究。然而，对于如上所述的由不同的方法制备的同一种双金属氧化物催化性能的对比却鲜有报道。在本工作中，制备了两种Ce-MOF衍生的CeO2-CuO催化剂，并对其CO氧化的催化性能进行了对比。通过XRD、XPS、Brunaue-Emmett-Teller、H2-TPR、UV-Raman和原位漫反射傅立叶变换红外光谱等表征，我们发现一步法和后处理法得到的MOF衍生的CeO2-CuO催化剂中二氧化铈和氧化铜之间具有不同的相互作用，从而导致对CO氧化反应的差异性催化。 3.利用NH2-Ce-BDC中-NH2的锚定作用得到CuO高分散于CeO2的催化剂 尽管众多科研工作者们已经发展了多种方法来制备Ce/Cu双金属氧化物，但如何使活性物种CuO达到最大程度的分散仍然面临着重大挑战。本文中利用-NH2修饰的Ce-MOFs锚定Cu2+，后续经过煅烧能够得到CuO高度分散于CeO2的催化剂，并且在本体系中这种催化剂具有最优的CO氧化催化活性。通过XRD、XPS、Raman、H2-TPR等表征，发现-NH2的存在对CuO的高分散具有至关重要的作用。
金属-有机框架材料;铈铜氧化物;一步法;后处理法;一氧化碳氧化;氨基修饰;有机配体
济南大学
硕士
化学
陈国柱
2019
中文
O641.4
2020-01-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）