电子给体基团对金属有机框架（MOFs）光催化反应的影响

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摘要：
作者通过分子水平调控合成MIL-101(Fe)-X与UiO-66-X（X=-OH、-NH₂、-COOH、-NO₂、-H），结合多种表征与菲光催化降解实验，发现电子给体能力越强，MOFs光催化效率越高（顺序为-OH>-NH₂>-COOH>-NO₂>-H），且催化后结构不变，为高效光催化剂合成提供方向。

研究背景：
1.行业问题和研究现状：工业废水含多环芳烃污染环境，TiO₂光催化需紫外光且电子-空穴复合率高；MOFs可分子调控，但部分光催化性能与结构-活性关系待研究。
2.本文创新：探究两类MOFs中电子给体基团对光催化的影响，发现其通过调控电负性改善吸光与催化效率，明确催化活性顺序及机理。

实验部分：
1.MOFs合成：MIL-101(Fe)-X用FeCl₃·6H₂O与对应配体在DMF中110℃反应24h，如MIL-101(Fe)-OH用2-羟基对苯二甲酸，产率90%；UiO-66-X用ZrCl₄与配体在DMF中120℃反应24h，如UiO-66-OH产率90%。
2.光催化实验：0.05g MOFs与10mg/L菲溶液混合，暗吸附30min后，175W汞灯照射，CHCl₃萃取，HPLC测浓度，MIL-101(Fe)-OH 120min降解菲99.98%。

分析测试：
1.XRD：合成的MOFs衍射峰与模拟一致，催化后峰形不变，如MIL-101(Fe)-X（2θ 5°-50°），证明结构稳定。
2.BET：MIL-101(Fe)比表面积3753m²/g，功能化后降低；UiO-66-X也有类似现象，如UiO-66-OH比表面积低于纯UiO-66。
3.UV-vis DRS：MIL-101(Fe)-X在220-800nm吸光，强度顺序为-OH>-NH₂>-COOH>-NO₂>-H；UiO-66-OH、UiO-66-NH₂可见光吸收强。
4.zeta电位：pH=7.08时，MIL-101(Fe)-OH电位22.84mV，UiO-66-OH 15.31mV，均高于对应无取代基MOFs，利于吸附H⁺，抑制电子-空穴复合。
5.结果揭示：电子给体基团通过p-π共轭调控MOFs电负性，增强吸光与LMCT，提升催化效率，且金属价态与结构催化后不变。

总结：
1.主要结果：明确两类MOFs催化活性顺序，证明电子给体基团的调控作用及MOFs催化后结构稳定。
2.创新突破：建立电子给体基团与MOFs光催化性能的关联，阐明电负性调控机理。
3.潜在意义：为高效光催化剂设计提供分子调控思路，可用于水体有机污染物降解。

Effects of electron-donating groups on the photocatalytic reaction of MOFs
文章作者：Shixiong Li, Shengli Sun, Haizhen Wu, Chaohai Wei, Yun Hu
DOI：10.1039/c7cy02622f
文章链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/cy/c7cy02622f

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