论文总字数：20353字

摘 要

金属有机多面体(MOPs)，是由具有特定配位构型的金属离子与特定结构的配体经由配位自组装形成的结构高度有序的实体。集有机复合高分子聚合物和传统无机沸石类聚合物的特点于一身，合成条件相对比较温和。但活化后MOP易聚集，活性位堵塞，可能导致其催化和吸附性能降低；稳定性差，将MOP暴露在空气中1 h 晶型发生变化。

SBA-16具有瓶形孔道(孔穴)，孔穴的排布为，每个笼（孔穴）与八个笼相连，笼的直径约为9.5nm，连接笼之间的（孔道）窗口约为2.3nm。材料孔径较大，且分布很窄，有高的比表面积且易于合成，所用试剂低廉，容易得到所需的形式，如薄膜，纤维，特定模式化的表面等，而且具有可控的孔径，孔口尺寸和高的水热稳定性。由于具有这些优点，其在传质、扩散方面具有优势，在催化、分离、吸附领域起到重要的作用。因此，利用SBA-16作为载体材料，进行修饰，合成具有催化作用的新材料。

采用直接合成法将3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）负载到介孔分子筛 SBA-16 的孔道内，形成功能化的介孔材料，并用其合成杂化材料。利用 X 射线衍射（XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、比表面积分析（BET）等进行表征测试和研究，结果表明：修饰后的SBA-16 仍然保持有序的孔道结构，但样品的孔道有序度降低，比表面积、孔容、平均孔径都减小，合成的MOP-SO₃Na@SBA-16-NH₂具有很好的催化性能。

关键词：金属有机多面体；SBA-16；杂化；表征；催化开环反应。

Based on the amino modified SBA - 16 preparation of metal organic polyhedron hybrid materials

Abstract

Metal organic polyhedron (MOPs), is made up of a specific ligand configuration of metal ions and the specific structure of ligand by ligand self-assembly to form the structure of the highly ordered entities. Traditional organic composite polymer and inorganic zeolite characteristics of polymers, synthetic conditions are relatively mild. But after activation MOP is easy to gather, active jam, could lead to its catalytic and adsorption performance; Poor stability, expose the MOP to 1 h crystal structure change in the air.

SBA - 16 has a bottle shape channel (cavity), cavity configuration for, each cage (cavity) are connected to the eight cage, the diameter of the cage is about 9.5 nm, connection between cage (channel) window of about 2.3 nm. Material aperture is bigger, and the distribution is very narrow, with high specific surface area and easy to synthesis, low reagent used, easy to get the required forms, such as membrane, fiber, particular patterned surface, etc., and controllable pore size, orifice size and high hydrothermal stability. Because of these advantages, it has the advantage in mass transfer and diffusion, in the field of catalysis, separation, adsorption play an important role. Therefore, using the SBA - 16 as carrier material, to the decoration, catalysis of synthesis of new materials.

Using the direct synthesis method will be 3 - ammonia propyl triethoxy silane (APTES) load to the mesoporous molecular sieve SBA - 16 of the pore, form the functionalized mesoporous materials, and the synthesis of hybrid materials. Using X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), specific surface area analysis (BET), and so on were characterized the test and research, the results showed that after modification of SBA - 16 remains orderly channel structure, channel orderly degree is reduced, but the sample specific surface area, entrance, the average pore diameter were decreased, the synthesis of the MOP - SO₃Na @ SBA - 16 - NH₂ has good catalytic performance.

Key Words: Metal-organic polyhedra; SBA - 16; Hybridization; Characterization;Catalyzed ring-opening reaction.

目 录

摘 要 II

Abstract III

目 录 IV

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 MOPs的结构特点 2

1.3 MOPs材料结构的主要影响因素 4

1.3.1 有机配体 4

1.3.2 中心金属离子 4

1.3.3 金属离子和配体的量比 4

1.3.4 溶剂和模板剂 4

1.3.5 阴离子 5

1.3.6 温度和pH 5

1.4 MOPs的应用 5

1.4.1 气体存储 5

1.4.2 催化剂 6

1.4.3 分离 6

1.5 金属有机骨架材料的发展现状 6

1.6 介孔氧化硅材料的发展现状 7

1.7 SBA-16的发展过程 9

1.8 改性后SBA-16杂化材料的优点 10

1.9 本文研究内容 11

第二章 实验部分 12

2.1 实验仪器和试剂 12

2.2 材料的合成 14

2.2.1 MOP-SO₃Na的合成 14

2.2.2 SBA-16介孔分子筛的合成 14

2.2.3 SBA-16-NH₂的合成 14

2.2.4 MOP-SO₃Na@SBA-16-NH₂ 14

2.3 氧化苯乙烯的催化开环反应 15

2.4 实验所用表征方法和条件 15

2.4.1 X射线粉末衍射（XRD） 15

2.4.2 红外光谱（IR）分析 16

2.4.3 热重分析（TG） 16

2.4.4 N₂吸附-脱附 16

第三章 实验结果与讨论 17

3.1 X射线粉末衍射 17

3.2 IR 18

3.3 TG 19

3.4 Langmuir比表面积 20

3.5 复合材料的催化性能测试 21

第四章 结论与展望 23

4.1 结论 23

4.2 展望 23

参考文献 24

致 谢 25

第一章 绪论

1.1 引言

金属有机材料（Metal-organic Materials, MOMs），称为有机无机杂化材料，由无机金属部分与有机配体在一定条件下通过自组装的方式相互连接而成的结构丰富多样、高度归整且具有一定周期性的晶态材料。其中金属有机多面体(MOPs)，是由具有特定配位构型的金属离子与特定结构的配体经由配位自组装形成的结构高度有序的实体^[1]。金属有机多面体具有独特的结构，特定的空腔尺寸，在空腔内引入功能化的识别与催化位点，可以通过超分子作用识别客体分子，并且进行催化反应。

结晶的介孔材料（或有序的介孔材料）是与无序（无定形）介孔材料不同的新材料，是以美国前Mobil公司所合成的M41S系列材料（MCM-41、MCM-48等）为代表的新一代介孔和大孔材料。从原子水平看，这些介孔和大孔材料是无序的、无定形的，但是它们的孔道是有序排列的，并且孔径大小分布很窄，是长程的有序，是高层次上的有序，因此它们也具有一般晶体的某些特征，它们的结构信息能够由衍射方法及其他结构分析手段得到。

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