超薄二维片状MOF纳米材料制备及应用探索

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二维MOFs纳米材料是一类新兴的二维材料,其规则可调的孔洞结构,丰富的活性位点、高的孔隙率和大的比表面积等优点使得它在多个领域具有广泛的应用前景。当前二维MOFs纳米材料的广泛应用主要受以下三个方面的限制:(1)高通量制备方法的建立;(2)制备及应用过程中的稳定性;(3)最佳应用领域探索。基于上述研究背景,本论文围绕吡嗪桥联的二维MOFs纳米材料的高通量制备方法建立、理化性质调控、应用探索等方面开展了研究,具体内容如下:(1)建立了二维MOFs纳米材料的高通量制备方法:制备合成了Ni(pyz)2Cl2,Ni(pyz)2Br2,Fe(pyz)2Cl2(pyz=吡嗪)三种二维层状配位化合物,分析晶体结构并研究理化性质。采用物理辅助液相剥离法制备出对应的二维纳米材料。通过粉末射线衍射、热重分析以及红外光谱等方法分析其结构特征,并通过TEM、SEM及AFM等表征其微观形貌,建立了不同形貌的超薄二维MOFs纳米材料的可控制备工艺。(2)实现了对二维MOFs纳米材料的性能调控:对比考察了二维MOFs纳米材料与块体材料的理化性质差异,发现了二维纳米片之间范德华作用力对材料电子跃迁方式的影响,对Fe(pyz)2Cl2二维纳米材料水相悬浮液实现了温度诱导的自旋交叉性能调控。(3)探索了二维MOFs纳米材料的应用前景:a.利用二维纳米材料Ni(pyz)2Cl2表面均匀分散的反应位点制备新型氯化银,结果表明:纳米片模板法能够促使氯化银形成方形颗粒,较普通氯化银显示了更优越的杀菌效果;b.探索了二维纳米材料Fe(pyz)2Cl2对偶氮吡啶染料的吸附效果,并与其块体材料对比,证明了二维纳米材料在染料吸附方面的优越性;c.探究了二维纳米材料Fe(pyz)2Cl2用于亚甲基蓝染料降解的应用潜力,证明了二维纳米材料对染料的降解作用,极大促进了二维MOFs纳米材料的实际应用。
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