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      MOFs/聚合物凝膠制備中空碳復合材料的過程及優勢

      時間:2021-01-13 13:51:04       瀏覽:484

      中空結構碳材料作為一類具有三維結構的新型的功能材料,已被廣泛應用于催化、儲能、生物制藥、環境保護、化學傳感器等多領域。

      金屬-有機骨架材料(MOFs)是一類由金屬團簇/離子與配體通過配位自組裝形成的結構功能可調的新型晶態多孔材料,已廣泛應用于催化、仿生、熒光、化學傳感、氣體吸附與分離等領域。

       

      MOFs/聚合物凝膠衍生制備中空碳復合材料具體過程

      (1) 合成含有金屬離子的海藻酸鈉聚合物微球;

      (2) 通過界面原位自組裝策略在聚合物微球表面生長致密連續的MOFs層;

      (3) 將干燥后的MOFs凝膠微球為模板,通過二茂鐵化學氣相沉積和熱解相結合的方法制備具有磁性的核殼結構雙金屬@中空碳復合微球。

       

      MOFs凝膠球干燥過程中,采用了冷凍置換方法來進一步調節中空碳材料內部的結構,實現了從“卷心菜”狀的結構向“椰殼”狀結構的轉化。

       

       

      將原位生長的MOFs/海藻酸鈉水凝膠衍生制備成磁性核殼Fe3O4-CuO@中空碳復合微球。方法無需任何添加劑,步驟簡單,環境友好,為大規模制備組成和結構可調控的MOFs衍生復合材料提供了可行路徑。通過正己烷冷凍置換后處理策略設計開發了高穩定性的椰殼狀超結構,實現了金屬活性位點在無缺陷界面上的均勻分布,從而顯著提高了復合材料的結構機械強度、磁性以及光催化活性。

       

      在中性條件下,核殼結構Fe3O4-CuO@C催化劑表現出比以往報道的催化劑更高的活性(TOF達2.3 h-1),表明負載雙金屬氧化物與多孔碳層界面間的強相互作用可顯著提高光生電子/空穴對的分離和傳輸效率。該策略將為MOFs衍生新型雙金屬中空碳復合催化劑的合理設計提供新的途徑。

       

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