紫外可见分光光度分析法.pptVIP

微波辅助水热合成微孔配位聚合物MOF-5 一、实验目的 二、实验原理 三、仪器与试剂 四、实验步骤 五、实验讨论 六、实验拓展 一、实验目的 二、实验原理 注意事项 （1）在使用微波快速反应系统时注意检查安全膜是否完好; （2）注意检查微波快速反应系统加热程序的设置; （3）反应物冷却到室温后方可打开溶样杯; （4）进行低温试验时，注意戴上手套，以防冻伤; （5）打开气瓶时注意阀门不能太大，尤其H2操作时，注意安 全; （6）同一次吸附测试过程中，注意保持样品冷却温度恒定。 * * 制作人 侯 磊 材料化学实验 西北大学化学与材料科学学院 了解配位聚合物的定义、特点及其常用合成方法。 了解微波合成的基本原理及其合成方法。 学习多孔配位聚合物的活化方法。 掌握等温吸附曲线的分析方法。 1.多孔材料按组成的分类： 无机分子筛：铝硅酸盐、铝磷酸盐； 孔尺寸多小于1.2 nm，局限于涉及 小分子的应用。 碳材料：石墨、碳纳米管； 孔壁上的原子以无定形方式存在，性 质更接近无定形而非晶态材料。 多孔配位聚合物：多孔金属-有机骨架化合物 孔径可调、表面可修饰、孔道规则的晶态材料。 定义：有机桥联配体与无机金属离子或簇通过自组装形成的 具有规则孔道尺寸和形状的周期性网络结构材料。 2.多孔材料按孔尺寸分类： 微孔：孔径小于2 nm 多孔配位聚合物孔径绝大部分处于微孔范围。 介孔：介于2-50 nm之间 大孔：大于50 nm 大孔：作为被吸附分子到达吸附点的通道，控制着吸附速度； 介孔：与大孔一样，也支配着吸附速度，但在较高浓度下会发 生毛细凝聚而实现一定的吸附量； 微孔：由毛细管壁构成，因而可使材料表面积增大，相应地也 使吸附量提高，在较低的压力下，即可达到吸附饱和。 3. 多孔材料的吸附特点： 微孔 介孔 大孔 合成方法 传统方法：扩散法和溶剂热法 缺点：反应时间长，耗能。溶剂热法通常要求2-4天的时间， 扩散法往往需要可能几周的时间，均难以达到材料的 大规模制备以及本科实验教学课时要求。 微波方法：快速、均质、节能 特点:1）微波频率大概在300MHz-300GHz范围内的电磁波； 2）加热速度快,微波能够深入物质的内部，不是依靠物 质本身的热传导，因此只需要常规方法十分之一到 百分之一的时间就可完成整个加热过程； 3）热能利用率高; 4）反应灵敏，可通过调整输出功率控制加热状况； 5）产品质量高,相比其它加热方法，微波加热温度更加 均匀。 [Zn4O(1,4-BDC)] (MOF-5)的晶体结构 图1. MOF中的空腔结构（a）及三维拓扑结构图（b）。 特征：15.1 ? 和11.0 ?的两种空腔，孔隙率达到79.3%，热稳定性超过300 °C，客体分子除去后骨架仍能够完好的保持，可以作为一种较为理想的储存材料。 硝酸锌+对苯二甲酸+二甲基甲酰胺+氯苯 MOF-5 三乙胺 O. M. Yaghi et al, Nature, 1999, 402, 276. 三、仪器与试剂 对苯二甲酸、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二乙基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、甲醇、乙醇、二氯甲烷、液氮、干冰、丙酮、硝酸锌、微波快速反应系统、比表面物理吸附仪。 四、实验步骤 1．传统合成法 （1）称取0.298 g 硝酸锌和0.055 g对苯二甲酸，加入到盛 有10 ml 无水N,N-二乙基甲酰胺的25 ml圆底烧瓶中， 将混合物在130 oC下搅拌回流4小时，然后自然冷却到 室温，将所得产物用无水N,N-二乙基甲酰胺洗涤，干燥 后得白色产物。 （2）称取0.298 g 硝酸锌和0.055 g对苯二甲酸，加入到盛 有10 ml N-甲基吡咯烷酮中的15 ml高压反应釜中，并 在115 °C下保持12小时，然后以每小时4 oC降温到室 温，将所得产物用干燥的N-甲基吡咯烷酮洗涤，干燥。 2．微波合成法 （1）称取0.298 g 硝酸锌和0.055 g对苯二甲酸，加入到 盛有10 mlN-甲基吡咯烷酮中的50 ml溶样杯中，剧烈 搅拌直到反应液为澄清液。将溶样杯放入微波反应系 统，控制加热温度为105 oC，保持15 min，然后自然 冷却到室温，产物用干燥的N-甲基吡咯烷酮洗涤2-3次 ，真空干燥，计算产率。 （2）按照步骤1中的方法改变控温时间为30 min, 45 min