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    同步热分析红外质谱联用(TG-IR-MS)研究金属有机框架(MOF)的应用
    来源: 时间:2025-07-21 14:00:52 浏览:199次

    同步热分析红外质谱联用(TG-IR-MS)研究金属有机框架(MOF)的应用


    同步热分析-红外-质谱联用(TG-IR-MS)技术在金属有机框架(MOF)的研究中具有广泛的应用,主要体现在热分解行为、热稳定性、解吸行为和化学稳定性分析等方面。该技术结合了热重分析TG)、红外光谱IR)和质谱分析MS)的优点,能够更全面、深入地研究MOF材料的性质和行为。


    TG-IR-MS技术原理

    TG-IR-MS联用技术是一种将热分析与光谱分析相结合的技术 。热分析(TG)通过测量物质在程序升温过程中质量随温度的变化来研究材料的热稳定性及分解过程。红外光谱(IR)用于分析逸出气体的官能团信息,质谱(MS)则用于鉴定逸出气体的分子量。通过联用这三种技术,可以实现对材料热分解过程的全面分析,从而揭示材料的结构与性能之间的关系。


    TG-IR-MSMOF研究中的应用

    热分解行为和分解机理研究

    TG-IR-MS可用于定量分析MOF样品在受热过程中的质量变化,确定其热分解温度和分解速率。

    通过IR光谱分析,可以确定热分解过程中释放的气体产物的官能团,例如,可以检测到H2OCO2等小分子。

    MS能够进一步提供气体组分的分子量信息,确认释放气体的化学组成,从而推断MOF的热分解机理 。例如,研究FeMOFMIL-88B(Fe)引入到聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)中,可以考察其热降解和碳化机理。

    热稳定性研究

    MOF材料的热稳定性是其应用的重要参数。TG可以测量MOF在高温下的质量损失,从而评估其热稳定性。

    通过分析不同气氛(如空气、惰性气体)下MOF的热分解行为,可以了解MOF在不同环境中的稳定性。

    获得的热力学数据,为MOF在储氢、气体分离等领域的应用提供基础。

    孔隙填充和功能化修饰后解吸行为分析

    MOF材料通常具有高比表面积和可调控的孔结构,可以通过孔隙填充或功能化修饰来改变其性能。

    通过TG-IR-MS可以分析MOF在孔隙填充、功能化修饰后解吸行为的变化 

    检查气氛中的特征气体,可以区分基质和功能化部位的分解过程,揭示MOF的结构变化。例如,可以用于研究S-亚硝基谷胱甘肽(GSNO)在Cu-BTTri MOF上的化学吸附和催化氧化过程。

    化学稳定性鉴定

    MOF材料在特定气氛下的化学稳定性对于其工业应用至关重要 . 通过TG-IR-MS可以鉴定MOF在特定气氛(如空气、惰性气体、氧化或还原性气氛)下的化学稳定性。

    研究MOF在不同气氛下的分解产物,可以评估其在实际应用中的可靠性 


    实例分析

    阻燃聚合物研究:在阻燃聚合物领域,TG-IR被用于研究阻燃剂对聚合物热分解行为的影响。通过分析热解过程中释放的挥发性化合物,可以揭示阻燃剂的作用机理。例如,研究三(2,6-二甲基苯基)磷酸酯(TCP)作为阻燃剂对聚氨酯泡沫材料(PUFM)的阻燃性能,通过TG-IR分析其热降解行为。

    纳米纸研究:在纳米纸领域,TG被用于分析纳米纸的热稳定性。通过测量不同温度下的质量损失,可以评估纳米纸的耐热性能。

    生物基和生物降解聚合物研究:在生物基和生物降解聚合物领域,TG-IR-MS被用于研究木质素等生物质材料的热解过程,从而优化其加工工艺和应用性能。

    过渡金属硫化物负载的MOF:在全资了MOF材料后,通过TG-IR-MS可以考察其对四环素和亚甲基蓝的光降解性能。

    总而言之,TG-IR-MS联用技术结合了热分析与光谱分析的优势,提高了MOF热分解过程和动力学分析的深度和精度,为MOF材料的设计、合成和应用提供了有力支持  (Materazzi, 1998)[1] 。通过这些分析,可以深入理解MOF材料的结构-性能关系,从而优化其在各个领域的应用。


    红外光谱图示例

    红外光谱图示例

    MOF结构图

    MOF结构图

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    12条评论
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    全部 3小时前 四川
    文字是人类用符号记录表达信息以传之久远的方式和工具。现代文字大多是记录语言的工具。人类往往先有口头的语言后产生书面文字,很多小语种,有语言但没有文字。文字的不同体现了国家和民族的书面表达的方式和思维不同。文字使人类进入有历史记录的文明社会。
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