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无锌金属有机框架（如MIL-53(Al)和MIL-125(Ti)）用于制备富含缺陷的超细ZnO纳米片并实现高效光催化性能

DOI：10.1016/j.apcatb.2018.11.026 期刊：Applied Catalysis B: Environmental 出版年份：2018 更新时间：2025-09-10 09:29:36
摘要： 金属有机框架材料（MOFs）在材料科学的诸多领域已有广泛应用，近期更被研究作为材料合成的前驱体或试剂。我们首次采用不同于以往方法的新途径，在无金属MOF部分充当牺牲模板并提供掺杂金属原子的条件下，实现了金属氧化物MxOy的合成。以ZnO为例，通过在不含锌的MOF（如MIL-53(Al)或MIL-125(Ti)）存在下采用简单水热法进行制备。所得ZnO中铝或钛含量低于2%，且根据使用MIL-53(Al)、MIL-125(Ti)或未使用MOF的不同，其性能呈现显著差异。MOF的种类和存在状态对制备的ZnO形貌、比表面积以及晶体结构中的氧缺陷具有主要影响。XPS、UV-Vis DRS、PL、EPR和DFT研究证实，这些氧缺陷对400°C煅烧样品的带隙收窄起关键作用。与无MOF条件下制备的ZnO或既往文献报道相比，该样品在甲基橙（MO）光降解中展现出更高效率。MO降解动力学因形貌、比表面积和氧缺陷的差异而不同。本研究为金属氧化物的合成新途径及其性能调控开辟了道路。
作者： He Xiao，Wenyao Zhang，Qiushi Yao，Liulian Huang，Lihui Chen，Bruno Boury，Zhongwei Chen
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究在无金属M的金属有机框架（MOF）部分作为牺牲模板和掺杂金属原子供体的条件下合成金属氧化物MxOy，特别关注在无锌MOF（如MIL-53(Al)或MIL-125(Ti)）存在下通过简单水热法制备ZnO。

研究成果

在无锌金属有机框架（MOFs）存在下制备ZnO纳米晶体是一种新方法，能显著影响所得ZnO的形貌、结构和性能。光催化活性的提升归因于合成阶段无锌MOFs带来的形貌特征、比表面积、钛或铝含量以及丰富的氧缺陷。这为利用MOFs以新角色制备金属氧化物开辟了新途径。

研究不足

该研究聚焦于以无锌金属有机框架（MOFs）为模板和掺杂源的氧化锌（ZnO）合成与表征，但MOF转化及金属掺入ZnO的确切机制尚未完全明确。光催化活性仅针对紫外照射下降解甲基橙进行了测试。

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