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關于納米材料論文范文資料 與具有核殼結構金屬有機框架納米材料進展有關論文參考文獻

版權:原創標記原創 主題:納米材料范文 科目:本科論文 2020-05-23

《具有核殼結構金屬有機框架納米材料進展》:本論文為您寫納米材料畢業論文范文和職稱論文提供相關論文參考文獻,可免費下載。

摘 要:多組分無機納米粒子(NPs)和金屬有機框架(MOFs)的可控一體化,正在引領著多種新型多功能材料的形成.具有核殼結構的金屬有機框架納米粒子(NP@MOF),綜合了多組分無機納米粒子和金屬有機框架(MOFs)協同性質,NP@MOF材料的突出優點是:它的组成具有無限選擇性、殼上孔徑具有可調性、核殼具有多功能性,這種突出的獨特功能使得人們爭相洞察其未來發展.主要綜述了具有核殼結構的多組分金屬有機框架納米粒子的制備方法和研究進展,最后介紹了其在多相催化、氣體存儲等方面的應用.

關鍵詞:金屬有機框架; 納米材料; 制備; 應用

中圖分類號: O 611.3 文獻標志碼: A 文章編號: 10005137(2015)02020908

0 引 言

具有核殼結構的配合物納米結構,是由多組分無機納米粒子(NPs)和金屬有機框架(MOFs)可控一體化而得到的納米材料.這種將兩種或多種功能性物質可控合成为前沿材料,而得到的具有復合性質和改善性能的復合材料極大的引起了科研工作者的關注.例如,核殼或類核殼的NP@MOF納米結構,被科研工作者認為是获得無機納米粒子(NPs)和金屬有機框架(MOFs)協同性質,并進行多功能應用的最方便和高效的方法之一.一方面,小粒徑無機納米粒子具有高表面能,它的遷移和團聚會被MOF殼的包裹極大的限制,从而NP核的穩定性和化學活性得以保存[1].另一方面,NP核(獨特的光、電、磁和催化性能)和MOF殼(結構彈性大、結晶孔有序、配位點多)的優點能被有效的結合,因此,單一組分材料不可能有的新物理、化學性質可由此获得[2].由于NP@MOF核殼納米結構性質多樣,結構獨特,可以應用在氣體儲存和釋放[3-6]、催化[6-11]、生物傳感[12-13]、藥物傳輸[14]、生物成像[15]、光學[16-18]等方面.

具有潛在應用的二或多組分NP@MOF核殼納米材料的設計和組建,主要集中在雙金屬納米核的選擇和制備方面[19,24,27,29],目前仍然處于起步階段,只有少數研究成果報道出来.具有不同功能的納米粒子,在納米尺度內有著顯著地強耦合效應,从而产生了不僅能提高內在性能而且在單組份NP核體系中沒有的新功能.因此,對這種應用復合納米粒子做NP@MOF納米結構的核的納米材料,將是一個重要的研究課題.同樣,金屬/金屬氧化物@MOF核殼納米結構也受到關注[10,20,28].

很明顯,多組分無機納米粒子(NPs)和金屬有機框架(MOFs)的選擇類型,決定了核殼納米結構的性能及應用.本文作者主要綜述了具有核殼結構的配合物納米材料(NP@MOF)的合成工藝和進展,并介紹了這類材料在多相催化、氣體存儲方面的應用.

1 多組分NP@MOF材料的合成方法

任何復雜多組分材料的設計和構建,都要從最簡單的材料開始.對NP@MOF核殼納米結構來說,当前大多數都是基于單組分無機納米粒子核,金屬納米粒子(NPs)[6-7]、金屬氧化物納米粒子(NPs)和納米棒(NRs)等.從單組分納米粒子核到二或多組分納米粒子核的納米結構的擴展合成,對前沿應用是非常耐人尋味的.一般來說,材料都是通過以下兩大類方法合成:(1)NPs預先合成法:將預先合成的、穩定劑修飾過的納米粒子(NPs)封裝在MOFs層中[7-8,12,21-22];(2)MOFs模板法:以MOFs為模板,在其腔和通道中形成或嵌入小的裸露的納米粒子(NPs)[3,6,7,23].其中,每一大類方法中有發展了很多不同的分支方法,下面就對這兩大類方法進行闡述.

1.1 NPs預先合成法

將預先合成的、穩定劑修飾過的納米粒子(NPs)封裝在MOFs層中,得到多組分納米粒子核的納米結構.對這種方法的一個最大的挑戰就是,怎樣有效地阻止兩種或多種納米粒子的不可控聚集,从而使它們有序的分散在MOF中,同時也保留它們原有的性質.所以要先預先合成納米粒子,然后用合適的表面活性劑、包覆劑甚至是離子進行表面修飾.修飾后的納米粒子的流體動力學半徑比MOFs材料更大,在制備過程中,這些修飾過的納米粒子不會占據MOFs材料的孔道,而是被不斷生長的MOFs材料包圍,最后鑲嵌在MOFs材料中.

1.1.1 簡單混合法

在核為多種納米粒子方面,Huo等人在室溫下使用簡單混合法,將分散性良好、容易合成并快速形成的ZIF8可控的封裝了兩種經聚乙烯吡咯烷酮(PVP)修飾過的納米粒子,通過控制封裝過程,控制復合材料中納米粒子的空間分布(圖1)[24],得到了納米粒子在MOFs材料分散性好、空間分布可控的復合材料.同時他們指出,經聚乙烯吡咯烷酮(PVP)修飾過的納米粒子和配位聚合物的作用,會被自由PVP對配位聚合物的吸附抑制.并且,在用ZIF8封裝后,納米粒子的物理性質仍然保持良好.

1.1.2 分步裝配法

在核為金屬/金屬氧化物材料方面,Ke等人在25℃條件下將巰基乙酸(MAA)官能化的Fe3O4納米粒子輪流分散在醋酸銅(Cu(OAc)2)和1,3,5三羧酸苯(H3btc)的乙醇溶液中,通過一步步的裝配,成功制備出Fe3O4@[Cu3(btc)2]核殼型磁性納米微球(圖2)[25].并指出通過選擇不同金屬離子和有機功能配體,調整封裝過程,可以很容易地修改這些微球的组成和功能.由于MOFs殼的選擇性和納米粒子的磁響應的結合,磁性NP@MOF核殼納米結構在催化、色譜分離和作为藥物載體等方面具有很大的潛在應用.

1.2 MOFs模板法

以MOFs為模板,在其腔和通道中形成或嵌入小的裸露的納米粒子(NPs),得到多組分納米粒子核的納米結構.

1.2.1 微波輻射法

微波輻射法就是將MOFs和金屬前驅體的混合物進行微波輻射,以得到多組分納米粒子核的納米結構.但到目前為止,關于微波輻射法的報導很少.ElShall等人通過使用微波輻照加熱的方法,在還原劑的存在條件下,同時實現了金屬有機框架MIL101孔的活化和金屬前體M(NO3)2(M等于Pd,Cu)的快速化學還原,在MIL101晶體孔內形成了2~3 nm的小粒徑Pd、Cu和PdCu納米粒子,而在MIL101晶體表面形成了4~6 nm的稍大粒徑的納米顆粒[26](圖3).

納米材料論文參考資料:

論文材料

機械工程材料期刊

功能材料期刊

建筑材料論文

土木工程材料論文3000

高分子材料論文

結論:具有核殼結構金屬有機框架納米材料進展為適合不知如何寫納米材料方面的相關專業大學碩士和本科畢業論文以及關于真空納米鍍膜是真是*********開題報告范文和相關職稱論文寫作參考文獻資料下載。

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