本文選題：分子篩　切入點(diǎn)：有機(jī)模板劑　出處：《吉林大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：分子篩是一類具有規(guī)則孔道結(jié)構(gòu)且廣泛應(yīng)用于吸附分離、催化、離子交換等領(lǐng)域的無(wú)機(jī)微孔晶體材料。有機(jī)胺或有機(jī)季銨鹽作為模板劑/結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑通常存在于分子篩的孔道或籠中。碳納米點(diǎn)是一類組成主要為碳元素,表面被含氧/氮等基團(tuán)功能化,尺寸范圍在1-10 nm的碳基納米材料,通常簡(jiǎn)稱為碳點(diǎn)。因其具有發(fā)光顏色易調(diào)變、低毒、耐光漂白等優(yōu)異的性質(zhì),自2004年被發(fā)現(xiàn)以來(lái)被廣泛研究。本論文利用分子篩孔道的限域作用,原位碳化其孔道中的有機(jī)模板劑來(lái)制備發(fā)光的碳點(diǎn)。通過(guò)調(diào)控分子篩的孔道結(jié)構(gòu),有機(jī)模板劑的種類及碳化條件等,制備了具有不同組成、結(jié)構(gòu)和發(fā)光性質(zhì)的碳點(diǎn),詳細(xì)研究了所制備碳點(diǎn)的光致變色性質(zhì),初步探究了碳點(diǎn)的發(fā)光機(jī)理。論文取得的主要成果如下:1.在1.0 Al_2O_3:1.0 MgO:2.2 P_2O_5:5.0 N-methylpiperazine(NMPZ):350 H_2O反應(yīng)體系中,水熱合成了拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為CHA的磷酸鋁鎂分子篩Mg APO-44,有機(jī)模板劑N-甲基哌嗪(NMPZ)限域在分子篩的cha籠中。將合成的分子篩晶體于空氣氣氛中經(jīng)400°C煅燒處理四小時(shí),原位生成碳納米點(diǎn)@Mg APO-44復(fù)合材料,再通過(guò)酸/堿刻蝕無(wú)機(jī)骨架后提純可得碳納米點(diǎn)(CNDs-z)。此方法制備的CNDs-z粒徑均一,約為2.5 nm,具有石墨化的內(nèi)核和含氮/氧高度功能化的表面,并顯示出良好的水溶性。在不同濃度的CNDs-z溶液中(0.04 g L-1~1.36 g L-1),碳點(diǎn)可發(fā)生不同程度的聚集,CNDs-z的最優(yōu)發(fā)射波長(zhǎng)隨碳點(diǎn)溶液濃度的增大而紅移,通過(guò)控制CNDs-z溶液的濃度可實(shí)現(xiàn)發(fā)光由藍(lán)到紅的全色調(diào)變。2.調(diào)變N-甲基哌啶(NMPD)為有機(jī)模板劑,在1.0 Al_2O_3:1.0 MgO:2.2 P_2O_5:5.0N-methylpiperidine(NMPD):350 H_2O反應(yīng)體系中,水熱合成了具有CHA拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的磷酸鋁鎂分子篩Mg APO-44。將合成的分子篩晶體于空氣氣氛中經(jīng)450°C煅燒處理四小時(shí),制得碳納米點(diǎn)@Mg APO-44復(fù)合材料。通過(guò)酸/堿刻蝕無(wú)機(jī)骨架后得到碳納米點(diǎn)(CNDs-d)。研究表明制備的CNDs-d具有與CNDs-z相似的石墨化的內(nèi)核,但不同的氮/氧基功能化的表面。CNDs-d呈扁球形,具有約2.5 nm的直徑和約1.8 nm的高度。熒光分析表明CNDs-d具有多發(fā)光中心,其中藍(lán)色發(fā)光中心顯示出激發(fā)波長(zhǎng)依賴的發(fā)光性質(zhì),而綠色發(fā)光中心顯示出發(fā)光不依賴于激發(fā)波長(zhǎng)的性質(zhì)。當(dāng)使用390nm的光源激發(fā),發(fā)射光譜呈現(xiàn)出位于460 nm和515 nm的兩個(gè)峰,且雙峰表現(xiàn)出對(duì)溫度、p H和羥基自由基等不同的響應(yīng),表明其在多模式傳感領(lǐng)域的潛在價(jià)值。3.采用薄層色譜技術(shù)將CNDs-d分離出CNDs-A和CNDs-B兩種主要的組分,熒光分析表明這兩組分的發(fā)光分別對(duì)應(yīng)著CNDs-d的綠色(G發(fā)光中心)發(fā)光部分和藍(lán)青色(B和C發(fā)光中心)發(fā)光部分。對(duì)CNDs-A和CNDs-B進(jìn)行FTIR、UV-vis、XPS、時(shí)間分辨發(fā)射光譜等表征以探討CNDs-d各發(fā)光中心的發(fā)光來(lái)源。研究結(jié)果表明熒光為綠色的CNDs-A含有較少的C=C、C=O、C-OH和較多的NH_2基團(tuán),表現(xiàn)出穩(wěn)態(tài)的激發(fā)波長(zhǎng)不依賴及時(shí)間分辨的時(shí)間不依賴的發(fā)光性質(zhì),其515 nm的綠色發(fā)光(即CNDs-d的G發(fā)光中心)可歸屬為含NH_2基團(tuán)的準(zhǔn)分子態(tài)發(fā)光。與CNDs-A不同,熒光為藍(lán)青色的CNDs-B中含有較多的C=C、C=O和C-OH基團(tuán),其在350 nm-520nm發(fā)射波長(zhǎng)處表現(xiàn)出穩(wěn)態(tài)的激發(fā)波長(zhǎng)依賴及時(shí)間分辨的時(shí)間依賴的發(fā)光部分(即CNDs-d的B發(fā)光中心)可歸屬為極性表面基團(tuán)的發(fā)光;其激發(fā)波長(zhǎng)位于240 nm-280nm紫外區(qū)的發(fā)光(即CNDs-d的C發(fā)光中心)可歸屬為π-π共軛區(qū)域的發(fā)光。過(guò)氧化氫對(duì)CNDs-d的多中心發(fā)光的影響及氬氣氣氛碳化產(chǎn)物光譜的分析對(duì)比也印證了以上的推論。
[Abstract]:Molecular sieve is a kind of ordered porous structure and is widely used in adsorption separation, catalysis, inorganic microporous crystal materials in the field of ion exchange. Organic amine or organic quaternary ammonium salt as the template agent / structure directing agent is usually found in the zeolite pores or cage. Point is a kind of carbon nano carbon is mainly composed of elements. The surface oxygen / nitrogen functional groups on carbon nano materials, 1-10 nm size range, usually referred to as carbon. Because of its light color adjustable, low toxicity, light bleaching and other excellent properties, since 2004 was found to be widely studied. The confinement effect of molecular sieve pore the organic template in situ carbonizing the pores of the prepared luminescent carbon. The pore structure control of molecular sieve, organic template types and carbonization conditions, were prepared with different compositions, structures and luminescent properties of c-dots,. 緇嗙爺絀朵簡(jiǎn)鎵，

本文編號(hào)：1597236