表面活性剂在MOF制备中的应用

关于表面活性剂在MOF制备中的应用一、概念介绍微孔MOF（孔径<2nm）：微孔吸附性能在气体分离及催化方面有极大优势。介孔MOF（孔径在2—5nm）：利于物质传输及气体扩散。第2页,共21页，星期六，2024年，5月离子液体组成：有机阳离子+无机阴离子优点：零蒸汽压、无毒。热稳定性好，化学稳定性好。对有机无机物质均有较高溶解度。可取代有机溶剂作反应溶剂！第3页,共21页，星期六，2024年，5月超临界状态

超临界状态：温度、压力处于临界点以上第4页,共21页，星期六，2024年，5月工作一：离子液体/超临界CO2/表面活性剂体系合成介孔/微孔体系MOF纳米球表面活性剂N-EtFOSA离子液体TMGA反应原料Zn(NO3)2·6H2O和H2BDC（苯二甲酸）通入CO2压力：16.8MPa第5页,共21页，星期六，2024年，5月反应物48h收集沉淀乙醇洗涤数次SEMTEM80℃第6页,共21页，星期六，2024年，5月产品结构与形貌SEM/TEM有序介孔纳米球直径：80nm介孔直径：3nm壁厚：2.5nm第7页,共21页，星期六，2024年，5月小角X射线散射SAXS有序结构第8页,共21页，星期六，2024年，5月N2吸附脱附等温曲线迟滞环：介孔结构微孔结构第9页,共21页，星期六，2024年，5月B-J-H孔分布介孔孔径：集中于3.6nm微孔孔径：集中于0.7nm以上分析结果表明了介孔/微孔结构的存在第10页,共21页，星期六，2024年，5月反应机制：表面活性剂自组装成柱状胶束Zn2+与BDC沉积除去离子液体、CO2、表面活性剂第11页,共21页，星期六，2024年，5月

工作二：以表面活性剂为结构导向剂在

离子液体中合成介孔MOF板实验目的：1、研究表面活性剂在介孔材料形成中的作用。2、研究表面活性剂浓度对MOF形貌的影响实验步骤：以N-EtFOSA(氟虫氨)为表面活性剂，TMGT（1,1,3,3-四甲基胍）为离子液体，Cu2+与BTC3-（苯三酸）离子在30℃下反应，得到产物Cu3(BTC)2(H2O)3.xH2O。第12页,共21页，星期六，2024年，5月产物结构与形貌分析

如下图（a）(b)分别为表面活性剂百分含量为2wt%时产物的SEM图和TEM图。可以看出，所得产物为直径60~80nm的圆盘晶体。第13页,共21页，星期六，2024年，5月下图（c）（d）为产物的高倍TEM图，可以看出纳米圆盘上存在孔径约2~4nm的介孔第14页,共21页，星期六，2024年，5月图2吸附曲线：处于Ⅰ型与

Ⅳ型之间。

B-J-H：介孔孔径集中

分布于2.5nmN2吸附脱附等温线及B-J-H孔分布分析第15页,共21页，星期六，2024年，5月表面活性剂浓度对产物MOF形貌的影响上图：2wt%球形右图上：0.05wt%六角形右图下：5wt%方形影响很大！第16页,共21页，星期六，2024年，5月表面活性剂含量对介孔/微孔表面积之比的影响1、随表面活性剂含量的增加，Smeso/Smicro变大。2、对比试验：不加表面活性剂时，无介孔结构出现。以上结果表明，表面活性剂在介孔结构的形成过程中起到重要作用第17页,共21页，星期六，2024年，5月作用机理：1、表面活性剂作介孔形成的模板。2、表面活性剂选择吸附在MOF平板上，作结构导向剂。第18页,共21页，星期六，2024年，5月总结表面活性剂在水热合成介孔/微孔体系MOF过程中起重要作用：一方面作介孔/微孔的模板剂，另一方面作结构导向剂。表面活性剂浓度对MOF形貌结构有重要影响！第19页