| 金属元素替换对锌-铜基金属有机骨架材料的光吸收与能带特性的影响 |
| Effect of Metal Exchange on the Light-Absorbing and Band-Gap Properties of Nanoporous Zn-Cu based MOFs |
| 作者 | 单位 | E-mail | | 杨龙 | 中国工程物理研究院总体工程研究所, 绵阳 621999 | rjcyangl@caep.cn | | 王秦 | 高分子材料工程国家重点实验室, 四川大学高分子研究所, 成都 610065 | | | 邓勇军 | 工程材料与结构冲击振动四川省重点实验室, 绵阳 621000 | | | 王晓媛 | 中国工程物理研究院总体工程研究所, 绵阳 621999 | | | 何轫 | 中国工程物理研究院总体工程研究所, 绵阳 621999 | | | 衣志勇 | 中国工程物理研究院总体工程研究所, 绵阳 621999 | | | 江龙 | 高分子材料工程国家重点实验室, 四川大学高分子研究所, 成都 610065 | | | 邱勇 | 中国工程物理研究院总体工程研究所, 绵阳 621999 | qiuy@caep.cn |
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| 摘要: 选择常规的锌、铜作为金属离子、对苯二甲酸（BDC）作为有机配体，通过溶剂热法和元素替换法合成出Zn-Cu基MOFs材料。通过XRD、UV-Vis DRS、SEM、FT-IR、UPS和XPS等手段表征和研究，发现Zn（BDC）的光吸收位于紫外光波段（<400 nm），而Cu（BDC）光吸收拓宽至整个可见光波段（500~1 000 nm）。Zn-Cu金属离子均匀分散的产物Zn-Cu-BDC比其它产物具有更宽的光吸收范围、强度和更窄的带隙；不同的合成途径导致Zn-Cu基MOFs材料表现出性质差异。 |
| 关键词: 金属有机骨架 锌-铜 金属元素替换 光吸收 能带 |
| 基金项目: 中国博士后科学基金（No.2016M602715），国家自然科学基金（No.51573109）和高分子材料工程国家重点实验室开放课题（No.sklpme2017-4-08）资助项目。 |
| Abstract: Cu(Ⅱ) and Zn(Ⅱ) ions were selected as the basic mixed metal nodes connected by organic ligand 1,4-benzenedicarboxylic acid (BDC) and synthesized nanoporous Zn-Cu based mixed-metal MOFs Zn(BDC)-Cu, Cu(BDC)-Zn and Zn-Cu-BDC through different synthetic routes. Through characterization of PXRD, SEM, UV-Vis DRS, FT-IR, XPS and UPS and systematic analysis, it is found that the solar light absorbing range of Zn(BDC) is located in UV band (<400 nm), while Cu(BDC) mainly absorbs the whole visible light (500~1 000 nm). Additionally, the Zn-Cu ions uniformly-dispersed product Zn-Cu-BDC performs better in light-absorption and exhibits lower photo band-gap and HOMO level than the other bi-metallic products Zn(BDC)-Cu and Cu(BDC)-Zn. The investigation might inspire the design of heterogeneous photocatalysts and organic-inorganic hybrids in the aspects of light-absorption and charge transfer and construction methods on metal exchange due to different routes leading to different properties despite of the same components. |
| Keywords: metal-organic frameworks (MOFs) Zn-Cu metal exchange light-absorption band gap |
| 投稿时间：2017-12-20 修订日期：2018-03-20 |
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| 杨龙,王秦,邓勇军,王晓媛,何轫,衣志勇,江龙,邱勇.金属元素替换对锌-铜基金属有机骨架材料的光吸收与能带特性的影响[J].无机化学学报,2018,34(7):1199-1208. |
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