新型三维多级孔膦酸锆ZrDP的合成、表征及催化性能研究
有机膦酸锆是一类在无机磷酸锆的基础上,以有机膦酸替代无机磷酸合成的多孔材料。与无机磷酸锆相比，因为有机膦酸的多样性，有机膦酸锆分子的设计和结构调控都更加灵活。近年来，膦酸锆材料因其功能高度的可设计性和结构的稳定性在催化领域有重要的应用价值,其既可以作为催化剂，也可以作为催化剂载体进行使用，显示出良好的应用前景。本论文以含多元氮杂环多膦酸为原料，合成得到了一种新型的多级孔有机膦酸锆材料（命名为ZrDP）。研究发现，ZrDP具有较大的比表面积和孔体积,且结构中带有强配位基氮杂环，具备作为优良催化剂载体的潜质。本论文以ZrDP为主体材料，实现了过渡金属（Cu2+、Fe3+、Co2+）与ZrDP的配位性负载，制备了系列催化剂Cu@ZrDP、Fe@ZrDP、Co@ZrDP,并将这些催化剂用于催化苯甲醇选择性氧化的反应中;作为半导体ZnIn2S4的载体，制备了 ZIS/ZDP复合催化剂用于光催化降解有机染料的反应中。具体如下: 以合成的1,4,7,10-四氮杂环十二烷-1,4,7,10-四亚甲基膦酸（DOTMP）为原料和氧氯化锆反应，通过水热法合成了新型的三维多级孔膦酸锆（ZrDP）。扫描电镜显示，ZrDP为由许多小叶片组成的不规则球状结构,叶片上含有大量直径约0.64 nm和1.68 nm的孔道，叶片堆积产生30-50 nm左右的介孔和大孔。以浸渍法将过渡金属离子配位于氮杂环中制备了复合催化剂Cu@ZrDP、Fe@ZrDP、Co@ZrDP,在复合催化剂Cu@ZrDP中，由于载体负载了更多的金属活性位点，在以空气作为氧化剂催化苯甲醇选择性氧化的反应中，显示出较高的催化活性（反应8 h后苯甲醇的转化率为67.7％,苯甲醛的产率为61.1％）,循环五次仍具有较强的催化性能。在该反应中，ZrDP不仅作为载体可以分散且固定催化活性点，其本身也表现出一定的催化活性，起到辅助催化的作用。 此外，作者以ZrDP为载体，先负载In3+和Zn2+,再以硫代乙酰胺为硫源，通过原位生长方法制备了 ZIS/ZDP复合催化剂，系统地研究了复合催化剂在可见光下对罗丹明B（RhB）溶液的降解性能。研究发现，复合催化剂ZIS/ZDP-2在光催化降解RhB的反应中表现出较高的活性，对RhB的降解率为99.01％。循环使用四次之后，催化剂对RhB的催化降解率依然保持98.69％。复合催化剂ZIS/ZDP-2同时也对亚甲基蓝和孔雀石绿类阳离子型染料也具有良好的降解效果。
有机膦酸锆;制备工艺;选择性氧化;光催化降解活性
北京化工大学
硕士
材料与化工
徐庆红;汪杰
2023
中文
TQ426.6
2023-09-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）