CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU MOFs .2 Cấu trúc vật liệu MOFs. Đơn vị cấu trúc cơ bản SBUs. Sự kết chuỗi khung …. Sự ảnh hưởng của nhiệt độ đến cấu trúc .3 Tổng hợp MOFs.
Sơ lược về cấu trúc vật liệu MOFs .2 Phương pháp tổng hợp vật liệu MOFs. Phương pháp nhiệt dung môi .2 Phương pháp vi sóng .3 Phương pháp siêu âm .4 Phương pháp không dung môi .4 Tính chất của MOFs .1 Độ xốp và diện tích bề mặt lớn .2 Kích thước lỗ xốp .5 Ứng dụng của vật liệu MOFs .2 Lưu trữ khí CO2 .3 Khả năng phát quang .4 Thiết bị cảm biến .6 Các phương trình nghiên cứu sự hấp phụ .1 Phương trình hấp phụ Langmuir .2 Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich .3 Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt BET .26 CHƯƠNG 2: TỔNG HỢP VÀ PHÂN TÍCH CẤU TRÚC .29 CỦA VẬT LIỆU MOFs 2.1 Dụng cụ, thiết bị, hóa chất thí nghiệm.1 Dụng cụ thí nghiệm .2 Thiết bị và hóa chất thí nghiệm.2 Tổng hợp và phân tích IRMOF-3 .1 Tổng hợp IRMOF-3 .2 Kết quả phân tích XRD của IRMOF-3.3 Tổng hợp và phân tích MOF-5 .1 Tổng hợp MOF- .2 Kết quả phân tích XRD của MOF-5. Tổng hợp và Phân tích IRMOF-8.1 Tổng hợp IRMOF-8.2 Kết quả phân tích XRD IRMOF-8 .5 Tổng hợp và Phân tích MOF-199 .1 Tổng hợp vật liệu MOF-199 .2 Kết quả phân tích XRD của vật liệu MOF-199 .6 Tổng hợp và Phân tích ZIF-8 .1 Tổng hợp vật liệu ZIF-8 .2 Kết quả phân tích XRD của vật liệu ZIF-8 .7 Tổng hợp và phân tích ZIF-9 .1 Tổng hợp vật liệu ZIF-9 .2 Kết quả phân tích XRD của vật liệu ZIF-9 .8 Tổng hợp và phân tích vật liệu Zn2(BDC)2DABCO .1 Tổng hợp vật liệu Zn2(BDC)2DABCO .2 Phân tích cấu trúc vật liệu Zn2(BDC)2DABCO .1 Kết quả phân tích XRD .2 Phổ hồng ngoại IR .5 Phân tích TGA .9 Tổng hợp và phân tích vật liệu Cu2(BDC)2DABCO .1 Tổng hợp vật liệu Cu2(BDC)2DABCO .2 Phân tích cấu trúc vật liệu Cu2(BDC)2DABCO .1 Kết quả phân tích XRD .2 Phổ hồng ngoại IR .5 Phân tích TGA .10 Vật liệu Ni2(BDC)2DABCO.1 Tổng hợp vật liệu Cu2(BDC)2DABCO .2 Phân tích cấu trúc vật liệu Ni2(BDC)2DABCO .1 Kết quả phân tích XRD .2 Phổ hồng ngoại FT-IR .5 Phân tích TGA .59 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ KHÍ HYDRO .61 CỦA VẬT LIỆU MOFs TỔNG HỢP ĐƯỢC iv 3.1 Nghiên cứu khả hấp phụ khí H2 của IRMOF-3 .2 Nghiên cứu khả năng hấp phụ khí H2 của MOF-5 .3 Nghiên cứu khả năng hấp phụ khí H2 của IRMOF-8 .4 Nghiên cứu khả năng hấp phụ khí H2 của MOF-199 .5 Nghiên cứu khả năng hấp phụ khí H2 của ZIF-8 .6 Nghiên cứu khả năng hấp phụ khí H2 của ZIF-9 .7 Nghiên cứu khả năng hấp phụ khí H2 của vật liệu Zn2(BDC)2DABCO .8 Nghiên cứu khả năng hấp phụ khí H2 của vật liệu Cu2(BDC)2DABCO .9 Nghiên cứu khả năng hấp phụ khí H2 của vật liệu Ni2(BDC)2DABCO .10 So sánh khả năng hấp phụ khí H2 của các vật liệu MOFs tổng hợp được .11 Khảo sát khả năng hấp phụ khí H2 của các vật liệu .77 MOFs theo phương trình Freundlich 3.12 Khảo sát khả năng hấp phụ khí H2 của các Langmuir .82 vật liệu MOFs theo phương trình CHƯƠNG 4: KHẢO SÁT ĐỘ BỀN CỦA CÁC VẬT LIỆU MOFs .1 Sơ đồ quy trình khảo sát độ bền .2 Thuyết minh quy trình .3 Khảo sát độ bền hấp phụ H2 của vật liệu Zn2(BDC)2DABCO .1 Độ bền của vật liệu Zn2(BDC)2DABCO trong .90 dung môi Nước và Toluene ở nhiệt độ phòng 4.2 Độ bền của vật liệu Zn2(BDC)2DABCO trong dung môi .91 Nước khi nâng nhiệt độ lên 600C và Toluene là 1000C 4.3 Độ bền hấp phụ hydro của vật liệu Zn2(BDC)2DABCO .4 Khảo sát độ bền hấp phụ H2 của vật liệu Cu2(BDC)2DABCO .1 Độ bền của MOF-Cu2(BDC)2DABCO trong .97 dung môi Nước và Toluene ở nhiệt độ phòng 4.2 Độ bền của vật liệu Cu2(BDC)2DABCO trong dung .98 môi Nước khi nâng nhiệt độ lên 600C và Toluene là 1000C v 4.3 Độ bền của MOF-Cu2(BDC)2DABCO trong dung môi Methanol .99 ở nhiệt độ phòng 4.4 Độ bền hấp phụ hydro của vật liệu Cu2(BDC)2DABCO. 100 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .107 DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ .108 TÀI LIỆU THAM KHẢO .109 vi DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Mô tả sự tạo MOFs từ ion kim loại và linkers hữu cơ…………………….2: Cầu nối Zn-O-C của mạng lưới.3: Tổng quát về mối quan hệ cấu trúc Cầu nối Zn-O-C.
5 của mạng lưới Hình 1.4: Một số SBU .5: Minh họa sự tạo thành MOF-5……………………………………….6: Minh họa sự tạo thành MOF-199…………………………….7: Sự kết chuỗi khung………………………………………………….8: Một số MOFs dạng chuỗi khác……………………………………… .9: Cấu trúc năm giai đoạn hình thành Colt succinate………………….10: Ảnh hưởng thời gian và nhiệt độ lên sự hình thành ………………. 10 cobalt pyridine-3,4- dicarboxylate Hình 1.11: Cấu trúc của một số ligand……………………………………….12: Diện tích bề mặt của các mảnh graphite………………………….13: Độ xốp của IRMOF-1 đến IRMOF-16…………….14: Các đường đẳng nhiệt H2 trên các MOFs khác nhau……….15: Sự hấp phụ bão hòa H2 của các loại MOFs khác nhau………… .16: Cấu trúc các IRMOF và MOF-177……………………………… .17: Đường đẳng nhiệt H2 trên các IRMOF và MOF-177 tại 770K….18: Một số MOFs dùng để lưu trữ khí CO2…………………………….19: So sánh khả năng lưu trữ CO2 của MOF-177…………………………….20: Cấu trúc khung MOF-5………………………………….21: Minh họa xúc tác MOF-5 trên phản ứng ankyl hóa. 21 là xúc tác dị thể Hình 1.22: Khảo sát leaching của Zn4O(BDC)3.23: Mạch vô cơ MIL-53 có nhóm 2-OH là trung tâm acid.24: Hai hướng tổng hợp tạo khuyết điểm về cấu trúc.25: Ví dụ một số cầu nối phát quang.26: Ứng dụng MOFs làm thiết bị cảm ứng.1: Tinh thể IRMOF-3.2: Kết quả phân tích XRD của IRMOF-3: a) thực nghiệm và b) tham khảo… .3: Tinh thể MOF-5 trong dung môi DMF và sau khi hoạt hóa.4: Kết quả phân tích XRD của MOF-5 tổng hợp a) và tham khảo b)……….5: Tinh thể IRMOF-8 trong dung môi CH2Cl2 a) và sau khi hoạt hoá b).6: Kết quả phân tích XRD của IRMOF-8: (a) thực nghiệm, (b) tham khảo .7: Tinh thể MOF-199 trong dung môi MeOH a) và sau khi hoạt hóa b) .8: Kết quả phân tích XRD của MOF-199 tổng hợp (hình lớn), tham khảo .9: Tinh thể ZIF-8 trong dung môi DMF a) và sau khi hoạt hóa b) .10: Kết quả phân tích XRD của ZIF-8 .11: Tinh thể ZIF-9 trong dung môi DMF a) và sau khi hoạt hóa b) .12: Kết quả phân tích XRD của ZIF-9 .13: Tinh thể của vật liệu Zn2(BDC)2DABCO hóa b). 46 trong dung môi DMF a) và sau hoạt Hình 2.14: Kết quả phân tích XRD của vật liệu Zn2(BDC)2DABCO .15: Phổ FT-IR của Zn2(BDC)2DABCO (xanh), BDC (đen), DABCO (đỏ) .16: Hình SEM của vật liệu Zn2(BDC)2DABCO .17: Hình TEM của vật liệu Zn2(BDC)2DABCO .18: Giản đồ TGA của vật liệu Zn2(BDC)2DABCO .19: Tinh thể vật liệu Cu2(BDC)2DABCO trong.
51 dung môi CH3OH a) và sau khi hoạt hoá b) viii Hình 2.20: Kết quả phân tích XRD của MOF-Cu2(BDC)2DABCO .21: Phổ hồng ngoại của vật liệu Cu2(BDC)2DABCO (xanh).22: Hình SEM của Cu2(BDC)2DABCO .23: Hình TEM của Cu2(BDC)2DABCO .24: Giản đồ TGA của Cu2(BDC)2DABCO .25: Tinh thể vật liệu Ni2(BDC)2DABCO trong. 57 dung môi DMF a) và sau khi hoạt hoá b) Hình 2.26: Kết quả phân tích XRD của Ni2(BDC)2DABCO .27: Phổ FT-IR của Ni2(BDC)2DABCO .28: Hình SEM của Ni2(BDC)2DABCO .29: Hình TEM của Ni2(BDC)2DABCO .30: TGA của Ni2(BDC)2DABCO.1: Hệ thống hấp phụ áp suất cao HPVA……………………………….2: Đường hấp phụ và giải hấp H2 của IRMOF-3………………………….3: Đường hấp phụ và giải hấp H2 của MOF- 5…………………………….4: Đường hấp phụ H2 và nhả hấp H2 của IRMOF-8………………….5: Đường hấp phụ và nhả hấp H2 của MOF-199 .6: Đường hấp phụ H2 và nhả hấp của ZIF-8 .7: Đường hấp phụ và nhả hấp H2 của ZIP-9 .8: Đường hấp phụ và nhả hấp H2 của Zn2(BDC)2DABCO .9: Đường hấp phụ và nhả hấp H2 của Cu2(BDC)2DABCO .10: Đường hấp phụ và nhả hấp H2 của Ni2(BDC)2DABCO .11: Đường hấp phụ H2 của các vật liệu MOFs tổng hợp được .12: Đường hấp phụ H2 của IRMOF-3 theo Freundlich .13: Đường hấp phụ H2 của IRMOF-8 theo Freundlich .14: Đường hấp phụ H2 của MOF-5 theo Freundlich .15: Đường hấp phụ H2 của MOF-199 theo Freundlich .16: Đường hấp phụ H2 của ZIP-8 theo Freundlich .17: Đường hấp phụ H2 của ZIP-9 theo Freundlich .18: Đường hấp phụ H2 của Zn2(BDC)2DABCO theo Freundlich .19: Đường hấp phụ H2 của Cu2(BDC)2DABCO theo Freundlich .20: Đường hấp phụ H2 của Ni2(BDC)2DABCO theo Freundlich .21: Đường hấp phụ H2 của IRMOF-3 theo Langmuir .22: Đường hấp phụ H2 của MOF-5 theo Langmuir .23: Đường hấp phụ H2 của IRMOF-8 theo Langmuir .24: Đường hấp phụ H2 của MOF-199 theo Langmuir .25: Đường hấp phụ H2 của ZIP-8 theo Langmuir .26: Đường hấp phụ H2 của ZIP-8 theo Langmuir .27: Đường hấp phụ H2 của Zn2(BDC)2DABCO theo Langmuir .28: Đường hấp phụ H2 của Cu2(BDC)2DABCO theo Langmuir .29: Đường hấp phụ H2 của Ni2(BDC)2DABCO theo Langmuir .1: Quy trình khảo sát độ bền .2: Kết quả phân tích XRD của vật liệu Zn2(BDC)2DABCO tới ngày thứ 7. 90 trong dung môi Nước ở nhiệt độ phòng Hình 4.3: Kết quả phân tích XRD của vật liệu Zn2(BDC)2DABCO tới ngày thứ 7. 91 trong dung môi Toluen ở nhiệt độ phòng Hình 4.4: Kết quả phân tích XRD của vật liệu Zn2(BDC)2DABCO tới ngày thứ 7.
92 trong dung môi Nước ở 600C x Hình 4.5: Kết quả phân tích XRD của vật liệu Zn2(BDC)2DABCO tới ngày thứ 5. 92 trong dung Toluen ở 1000C Hình 4.6: Hấp phụ hydro của vật liệu Zn2(BDC)2DABCO trong nước khi thử độ bền .7: Hấp phụ H2 của vật liệu Zn2(BDC)2DABCO sau khi. 94 thử độ bền và trước lúc thử độ bền Hình 4.8: Hấp phụ hydrogen của vật liệu Zn2(BDC)2DABCO trong. 96 Toluene khi thử độ bền Hình 4.9: Hấp phụ H2 của vật liệu Zn2(BDC)2DABCO.
96 sau khi thử độ bền và trước lúc thử độ bền Hình 4.10: Kết quả phân tích XRD của vật liệu Cu2(BDC)2DABCO tới ngày thứ 7. 97 trong dung môi Nước ở nhiệt độ phòng Hình 4.11: Kết quả phân tích XRD của vật liệu Cu2(BDC)2DABCO tới ngày thứ 5. 98 trong dung môi Toluene ở nhiệt độ phòng Hình 4.12: Kết quả phân tích XRD của vật liệu Cu2(BDC)2DABCO. 98 khi ngâm tới ngày thứ 7 Nước ở 600C Hình 4.13: Kết quả phân tích XRD của vật liệu Cu2(BDC)2DABCO tới ngày thứ 5.
99 trong dung môi Toluene ở 1000C Hình 4.14: Hấp phụ hydro của vật liệu Cu2(BDC)2DABCO. 101 trong nước khi thử độ bền Hình 4.15: Hấp phụ H2 của vật liệu Cu2(BDC)2DABCO sau khi thử. 101 độ bền và trước khi thử độ bền Hình 4.16: Hấp phụ H2 của vật liệu Cu2(BDC)2DABCO sau khi thử. 102 độ bền trong nước 3 ngày ở 600C Hình 4.17: Hấp phụ H2 của vật liệu Cu2(BDC)2DABCO sau khi thử.
103 độ bền và trước khi thử độ bền xi Hình 4.18: Hấp phụ H2 của vật liệu Cu2(BDC)2DABCO sau khi thử. 104 độ bền 1 ngày trong Methanol ở 300C Hình 4.19: Hấp phụ H2 của vật liệu Cu2(BDC)2DABCO sau khi thử .
