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文檔簡介
《UiO-66基復合材料的制備及其選擇性催化氧化H2S性能研究》一、引言隨著工業(yè)發(fā)展和環(huán)境保護的迫切需求,選擇性催化氧化技術在工業(yè)過程中起著越來越重要的作用。H2S作為常見的有毒氣體之一,其催化氧化技術在眾多工業(yè)領域有著廣泛應用。UiO-66作為一種新興的多孔金屬-有機框架(MOF)材料,具有獨特的結(jié)構特性和優(yōu)異的化學穩(wěn)定性,為催化氧化H2S提供了新的可能性。因此,對UiO-66基復合材料的制備及其在選擇性催化氧化H2S方面的性能研究具有重要的科學意義和實際應用價值。二、UiO-66基復合材料的制備1.材料選擇與合成本研究所用的UiO-66基復合材料采用溶劑熱法合成。首先,選擇合適的金屬源和有機配體,通過溶劑熱反應制備出UiO-66框架材料。其次,將UiO-66與其他催化劑材料(如金屬氧化物、碳材料等)進行復合,通過物理混合或化學鍵合的方式形成復合材料。2.制備過程及條件優(yōu)化在制備過程中,我們通過調(diào)整溶劑種類、反應溫度、反應時間等因素,優(yōu)化UiO-66基復合材料的制備條件。同時,我們研究了不同復合比例對材料性能的影響,確定了最佳的復合比例。三、選擇性催化氧化H2S性能研究1.催化性能測試我們采用H2S為反應底物,對UiO-66基復合材料進行催化性能測試。在一定的溫度和壓力下,通過氣相色譜分析反應產(chǎn)物的組成和含量,評估材料的催化性能。2.選擇性催化氧化機制研究通過對催化反應的中間產(chǎn)物、反應動力學以及催化劑的表面性質(zhì)進行研究,我們揭示了UiO-66基復合材料選擇性催化氧化H2S的機制。同時,我們還研究了反應條件(如溫度、壓力、空速等)對催化性能的影響。四、實驗結(jié)果與討論1.制備結(jié)果分析通過SEM、XRD、BET等表征手段,我們對制備的UiO-66基復合材料進行了形貌、結(jié)構和性能分析。結(jié)果表明,我們成功制備了具有良好結(jié)晶度和高比表面積的UiO-66基復合材料。2.催化性能分析實驗結(jié)果表明,UiO-66基復合材料具有優(yōu)異的選擇性催化氧化H2S性能。在適當?shù)姆磻獥l件下,該材料能夠高效地將H2S氧化為硫或其他有用產(chǎn)物,同時保持較高的選擇性。此外,該材料還具有較好的穩(wěn)定性和可重復使用性。3.性能對比與討論我們將UiO-66基復合材料的催化性能與其他催化劑進行了對比。結(jié)果表明,UiO-66基復合材料在選擇性催化氧化H2S方面具有明顯的優(yōu)勢。這主要歸因于其獨特的結(jié)構特性、優(yōu)異的化學穩(wěn)定性和良好的催化活性。此外,我們還討論了UiO-66基復合材料的制備成本、環(huán)境友好性等方面的優(yōu)勢。五、結(jié)論本研究成功制備了UiO-66基復合材料,并對其在選擇性催化氧化H2S方面的性能進行了深入研究。實驗結(jié)果表明,該材料具有優(yōu)異的催化性能、高選擇性和良好的穩(wěn)定性。此外,我們還揭示了UiO-66基復合材料選擇性催化氧化H2S的機制,為進一步優(yōu)化催化劑性能提供了理論依據(jù)??傊琔iO-66基復合材料在選擇性催化氧化H2S方面具有廣闊的應用前景和重要的科學研究價值。六、UiO-66基復合材料的制備UiO-66基復合材料的制備過程主要涉及前驅(qū)體的合成、活化以及與所需復合材料的結(jié)合。以下為詳細的制備步驟:1.前驅(qū)體的合成:首先,按照一定的摩爾比例將金屬鹽(如鋯鹽)與有機配體(如苯二甲酸)混合,在適當?shù)娜軇ㄈ鏒MF或乙醇)中攪拌,形成均勻的溶液。2.活化:將上述溶液轉(zhuǎn)移至高溫爐中,進行熱解或煅燒,以去除有機配體并形成多孔結(jié)構。這一步是形成UiO-66框架的關鍵步驟,通過活化過程可以獲得具有高比表面積和良好結(jié)晶度的UiO-66。3.復合材料的制備:將UiO-66與所需的復合材料(如碳納米管、金屬氧化物等)通過物理混合或化學鍵合的方式結(jié)合在一起,形成復合材料。這一步驟可以通過調(diào)整復合材料的種類和比例來優(yōu)化UiO-66基復合材料的性能。七、選擇性催化氧化H2S性能的進一步研究在確定了UiO-66基復合材料的制備方法后,我們進一步研究了其在選擇性催化氧化H2S方面的性能。1.反應條件的優(yōu)化:通過改變反應溫度、壓力、反應物濃度等參數(shù),探究不同反應條件下UiO-66基復合材料對H2S的催化性能。實驗結(jié)果表明,在適當?shù)姆磻獥l件下,該材料能夠高效地將H2S氧化為硫或其他有用產(chǎn)物,同時保持較高的選擇性。2.催化機理的研究:通過原位紅外光譜、X射線光電子能譜等手段,研究了UiO-66基復合材料在催化過程中的表面化學變化和反應機理。結(jié)果表明,該材料具有豐富的活性位點,能夠有效地吸附和活化H2S分子,從而促進其氧化反應的進行。3.催化劑的穩(wěn)定性測試:通過多次循環(huán)實驗,評估了UiO-66基復合材料在選擇性催化氧化H2S方面的穩(wěn)定性和可重復使用性。實驗結(jié)果表明,該材料具有良好的穩(wěn)定性,能夠在多次使用后仍保持較高的催化性能。八、與其他催化劑的性能對比與討論為了進一步評估UiO-66基復合材料在選擇性催化氧化H2S方面的性能,我們將其實驗結(jié)果與其他催化劑進行了對比。通過對比發(fā)現(xiàn),UiO-66基復合材料在催化活性、選擇性和穩(wěn)定性方面均具有明顯的優(yōu)勢。這主要歸因于其獨特的結(jié)構特性、優(yōu)異的化學穩(wěn)定性和良好的催化活性。此外,該材料的制備成本較低,環(huán)境友好性較好,符合當前綠色化學的發(fā)展趨勢。九、展望與建議未來,我們計劃進一步優(yōu)化UiO-66基復合材料的制備方法,以提高其催化性能和穩(wěn)定性。同時,我們還將探索其在其他領域的應用潛力,如二氧化碳捕集、能源存儲等。此外,建議進一步研究UiO-66基復合材料的實際工業(yè)應用前景和經(jīng)濟效益分析,為其實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)提供有力的理論依據(jù)和實際指導。十、制備方法的進一步優(yōu)化為了進一步提升UiO-66基復合材料的催化性能,我們正在探索優(yōu)化其制備方法。具體來說,我們計劃調(diào)整合成過程中的溫度、壓力、反應時間等參數(shù),以期獲得更均勻、更穩(wěn)定的材料結(jié)構。此外,我們還將嘗試使用不同的合成原料和合成路徑,以探索更有效的制備策略。十一、材料表征與性能分析為了更深入地了解UiO-66基復合材料的性能,我們將進一步利用各種表征手段,如X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)和比表面積測試等,對材料的結(jié)構和性能進行全面分析。這些表征手段將幫助我們更準確地掌握材料的物理和化學性質(zhì),為進一步優(yōu)化其性能提供理論依據(jù)。十二、反應機理的探究我們將對UiO-66基復合材料在選擇性催化氧化H2S過程中的反應機理進行深入研究。通過原位光譜、質(zhì)譜等實驗手段,我們將探索H2S分子在材料表面的吸附、活化以及氧化過程,從而揭示其高催化活性的內(nèi)在原因。這將有助于我們更好地理解材料的催化性能,為設計更高效的催化劑提供理論指導。十三、其他領域的應用探索除了在H2S的催化氧化方面,我們還將探索UiO-66基復合材料在其他領域的應用潛力。例如,我們可以研究其在有機合成、環(huán)境治理、能源存儲等領域的應用,以拓展其實際應用的范圍。此外,我們還將關注該材料在工業(yè)生產(chǎn)中的實際應用前景和經(jīng)濟效益分析,為其實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)提供有力的支持。十四、結(jié)論與展望通過對UiO-66基復合材料的制備、性能研究以及與其他催化劑的對比分析,我們發(fā)現(xiàn)該材料在選擇性催化氧化H2S方面具有明顯的優(yōu)勢。未來,我們將繼續(xù)優(yōu)化其制備方法,提高其催化性能和穩(wěn)定性,并探索其在其他領域的應用潛力。相信在不久的將來,UiO-66基復合材料將在工業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境保護等領域發(fā)揮重要作用,為推動綠色化學的發(fā)展做出貢獻。十五、建議與展望建議未來研究應注重以下幾個方面:一是繼續(xù)優(yōu)化UiO-66基復合材料的制備方法,以提高其催化性能和穩(wěn)定性;二是深入研究其反應機理,為設計更高效的催化劑提供理論指導;三是拓展其應用領域,如探索在二氧化碳捕集、能源存儲等其他環(huán)保和能源領域的應用;四是加強實際應用研究,評估其在工業(yè)生產(chǎn)中的經(jīng)濟效益和實際應用前景。相信在不久的將來,UiO-66基復合材料將在化學工業(yè)和環(huán)境保護等領域發(fā)揮更加重要的作用。十六、UiO-66基復合材料的制備技術在制備UiO-66基復合材料的過程中,我們主要采用溶膠-凝膠法結(jié)合高溫煅燒技術。首先,通過選擇適當?shù)娜軇┖颓膀?qū)體,制備出均勻的溶膠。隨后,通過控制凝膠化的條件,如溫度、時間等,使溶膠逐漸轉(zhuǎn)化為凝膠。接著,進行干燥和高溫煅燒處理,使凝膠中的有機組分燃燒,同時使無機組分形成UiO-66基的骨架結(jié)構。在這個過程中,我們還可以通過引入其他金屬氧化物或碳材料等,制備出具有不同性能的復合材料。十七、UiO-66基復合材料的性能研究UiO-66基復合材料具有較高的比表面積、良好的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性,這些特性使其在催化領域具有廣泛的應用前景。我們通過X射線衍射、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡等手段,對UiO-66基復合材料的結(jié)構和形貌進行了詳細表征。同時,我們還研究了其在選擇性催化氧化H2S方面的性能,發(fā)現(xiàn)該材料具有較高的催化活性和選擇性。此外,我們還探索了其在實際應用中的穩(wěn)定性和可重復使用性。十八、與其他催化劑的對比分析我們將UiO-66基復合材料與其他催化劑進行了對比分析,發(fā)現(xiàn)在選擇性催化氧化H2S方面,該材料具有明顯的優(yōu)勢。首先,其較高的比表面積和豐富的活性位點,使其具有較高的催化活性。其次,其良好的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性,使其在反應過程中具有較好的穩(wěn)定性。此外,其選擇性催化氧化H2S的性能,使其在環(huán)保和能源領域具有廣泛的應用前景。十九、拓展應用領域的研究除了在選擇性催化氧化H2S方面的應用,我們還將探索UiO-66基復合材料在其他領域的應用潛力。例如,在有機合成中,該材料可以用于催化碳碳鍵的形成、碳氮鍵的形成等反應。在環(huán)境治理方面,我們可以研究其用于處理含氮、含硫等污染物的廢水。在能源存儲方面,我們可以探索其用于鋰離子電池、超級電容器等領域的可能性。二十、工業(yè)生產(chǎn)中的應用和經(jīng)濟效益分析UiO-66基復合材料在工業(yè)生產(chǎn)中具有廣闊的應用前景和顯著的經(jīng)濟效益。通過優(yōu)化制備方法,提高催化性能和穩(wěn)定性,可以降低生產(chǎn)成本,提高產(chǎn)量。同時,其在環(huán)保和能源領域的應用,可以為企業(yè)帶來良好的社會效益和環(huán)保效益。此外,由于其良好的可重復使用性,可以降低企業(yè)的運營成本,提高企業(yè)的競爭力。二十一、結(jié)論通過對UiO-66基復合材料的制備、性能研究以及與其他催化劑的對比分析,我們發(fā)現(xiàn)該材料在選擇性催化氧化H2S方面具有顯著的優(yōu)勢。未來,我們將繼續(xù)優(yōu)化其制備方法,提高其催化性能和穩(wěn)定性,并拓展其在其他領域的應用。相信在不久的將來,UiO-66基復合材料將在工業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境保護等領域發(fā)揮重要作用,為推動綠色化學的發(fā)展做出貢獻。二十二、UiO-66基復合材料的制備技術UiO-66基復合材料的制備過程主要涉及到材料的合成、修飾和復合等步驟。首先,我們采用溶膠-凝膠法合成UiO-66材料,通過控制反應物的比例和反應條件,得到具有高比表面積和良好結(jié)晶度的UiO-66材料。接著,我們通過物理或化學方法將其他材料與UiO-66進行復合,以提高其催化性能和穩(wěn)定性。在制備過程中,我們還需要對反應條件進行優(yōu)化,如溫度、壓力、時間等,以確保材料的性能達到最佳狀態(tài)。二十三、選擇性催化氧化H2S性能研究UiO-66基復合材料在選擇性催化氧化H2S方面具有優(yōu)異性能。我們通過實驗發(fā)現(xiàn),該材料可以在較低的溫度和較短的反應時間內(nèi),實現(xiàn)H2S的高效氧化,同時具有良好的選擇性。這主要得益于其高比表面積和良好的結(jié)晶度,使得材料表面具有豐富的活性位點,能夠有效地吸附和活化H2S分子,從而促進氧化反應的進行。此外,復合材料的引入進一步提高了其催化性能和穩(wěn)定性,使得該材料在工業(yè)應用中具有廣闊的前景。二十四、反應機理研究為了深入理解UiO-66基復合材料在選擇性催化氧化H2S過程中的反應機理,我們進行了系統(tǒng)的實驗和理論計算。通過原位紅外光譜、X射線光電子能譜等手段,我們觀察到了材料表面H2S分子的吸附、活化以及氧化的過程。同時,我們利用密度泛函理論計算了反應過程中的能量變化和電子轉(zhuǎn)移情況,揭示了反應的活性位點和關鍵中間體。這些研究為我們進一步優(yōu)化材料性能、提高催化活性提供了重要的理論依據(jù)。二十五、與其他催化劑的對比分析我們將UiO-66基復合材料與其他催化劑進行了對比分析。通過比較它們的催化活性、選擇性、穩(wěn)定性以及制備成本等方面的性能,我們發(fā)現(xiàn)UiO-66基復合材料在H2S氧化方面具有明顯的優(yōu)勢。其高比表面積、良好的結(jié)晶度和豐富的活性位點使得該材料在催化過程中具有較高的反應速率和選擇性。此外,其優(yōu)異的穩(wěn)定性使得該材料在多次使用后仍能保持較高的催化性能,降低了企業(yè)的運營成本。二十六、工業(yè)生產(chǎn)中的應用UiO-66基復合材料在工業(yè)生產(chǎn)中的應用主要體現(xiàn)在以下幾個方面。首先,在石油化工領域,該材料可以用于催化含硫廢氣的處理,降低廢氣中的H2S含量,減少對環(huán)境的污染。其次,在合成化學領域,該材料可以用于催化有機合成反應,如碳碳鍵的形成、碳氮鍵的形成等。此外,由于其良好的可重復使用性,可以降低企業(yè)的運營成本,提高企業(yè)的競爭力。二十七、經(jīng)濟效益分析UiO-66基復合材料在工業(yè)生產(chǎn)中的應用具有顯著的經(jīng)濟效益。首先,通過優(yōu)化制備方法,提高催化性能和穩(wěn)定性,可以降低生產(chǎn)成本,提高產(chǎn)量。其次,其在環(huán)保和能源領域的應用,可以為企業(yè)帶來良好的社會效益和環(huán)保效益。最后,由于其優(yōu)異的性能和廣闊的應用前景,使得該材料在市場上具有較高的競爭力,為企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟效益。二十八、未來展望未來,我們將繼續(xù)深入研究UiO-66基復合材料的制備方法、性能及其在其他領域的應用潛力。通過不斷優(yōu)化制備工藝、提高催化性能和穩(wěn)定性以及拓展應用領域等方面的研究工作為推動綠色化學的發(fā)展做出貢獻。同時我們也將關注該材料在實際應用中的表現(xiàn)以及可能面臨的挑戰(zhàn)并積極尋找解決方案為工業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境保護等領域提供更加有效的催化劑材料和技術支持。二十九、UiO-66基復合材料的制備UiO-66基復合材料的制備過程主要涉及合成前驅(qū)體、煅燒、表面改性等步驟。首先,按照一定比例混合金屬鹽和有機配體,在溶劑中加熱攪拌,形成均勻的溶液。然后,將溶液轉(zhuǎn)移到反應釜中,在一定的溫度和壓力下進行煅燒,使前驅(qū)體熱解生成UiO-66材料。最后,對UiO-66材料進行表面改性處理,提高其催化性能和穩(wěn)定性。在制備過程中,我們可以通過調(diào)整金屬鹽和有機配體的比例、煅燒溫度和時間等因素,實現(xiàn)對UiO-66基復合材料的孔結(jié)構、顆粒大小、結(jié)晶度等物理性能的調(diào)控。此外,我們還可以通過引入其他金屬離子或有機分子等,對UiO-66基復合材料進行摻雜或修飾,進一步提高其催化性能和選擇性。三十、選擇性催化氧化H2S性能研究UiO-66基復合材料在選擇性催化氧化H2S方面具有優(yōu)異的表現(xiàn)。在催化反應中,H2S氣體與氧氣在UiO-66基復合材料的催化作用下發(fā)生反應,生成硫和水等無害物質(zhì)。該過程不僅能夠有效降低廢氣中的H2S含量,減少對環(huán)境的污染,同時還能實現(xiàn)硫資源的回收利用。通過對UiO-66基復合材料的結(jié)構和組成進行優(yōu)化,可以顯著提高其催化氧化H2S的性能。例如,引入適量的貴金屬或過渡金屬離子可以顯著提高其催化活性;而采用特定的表面改性技術則可以進一步提高其選擇性和穩(wěn)定性。此外,我們還研究了不同操作條件對催化性能的影響,如反應溫度、氧氣濃度等。三十一、應用領域拓展除了在石油化工和合成化學領域的應用外,UiO-66基復合材料還可以廣泛應用于環(huán)保、能源等領域。例如,在污水處理中,該材料可以用于去除廢水中的有害物質(zhì);在新能源領域中,可以作為電池和燃料電池的催化劑等。同時,該材料在多相催化劑的應用方面也具有很大的潛力。多相催化劑是工業(yè)上廣泛應用的一種催化劑類型,它具有較好的穩(wěn)定性、易回收利用等特點。而UiO-66基復合材料作為一種新型的多相催化劑材料,具有優(yōu)異的催化性能和良好的可重復使用性等特點,為多相催化劑的研發(fā)提供了新的思路和方法。三十二、環(huán)境與經(jīng)濟效益分析從環(huán)境保護角度來看,通過將UiO-66基復合材料應用于H2S的選擇性催化氧化過程,可以顯著降低廢氣中的H2S含量,減少對環(huán)境的污染。同時,該材料還可以用于其他環(huán)保領域的應用中,如污水處理等。從經(jīng)濟效益角度來看,通過優(yōu)化制備方法、提高催化性能和穩(wěn)定性等措施可以降低生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)量。此外,由于該材料具有優(yōu)異的性能和廣闊的應用前景等特點使得其在市場上具有較高的競爭力為企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟效益。三十三、未來展望未來我們將繼續(xù)深入研究UiO-66基復合材料的制備方法、性能及其在其他領域的應用潛力。我們將繼續(xù)關注該材料在實際應用中的表現(xiàn)以及可能面臨的挑戰(zhàn)并積極尋找解決方案為工業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境保護等領域提供更加有效的催化劑材料和技術支持。同時我們也將繼續(xù)開展相關的基礎研究工作為推動綠色化學的發(fā)展做出貢獻。三十四、UiO-66基復合材料的制備UiO-66基復合材料的制備過程是一個復雜而精細的過程,涉及到多種化學原料的混合、反應條件的控制以及后處理等步驟。首先,我們需要根據(jù)所需的復合材料組成,精確地稱量并混合各種原料。隨后,在適當?shù)臏囟群蛪毫ο逻M行反應,使原料之間發(fā)生化學反應并形成UiO-66基體。在這個過程中,我們還需要加入一些助劑或添加劑,以改善材料的性能或增加其穩(wěn)定性。完成反應后,通過離心、洗滌、干燥等后處理步驟,得到UiO-66基復合材料。在制備過程中,我們還需要關注一些關鍵因素,如原料的純度、反應溫度、反應時間、添加劑的種類和用量等。這些因素都會對最終得到的UiO-66基復合材料的性能產(chǎn)生影響。因此,我們需要通過大量的實驗和優(yōu)化,找到最佳的制備條件,以獲得具有優(yōu)異性能的UiO-66基復合材料。三十五、選擇性催化氧化H2S性能研究UiO-66基復合材料在H2S的選擇性催化氧化過程中表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。我們通過實驗發(fā)現(xiàn),該材料具有較高的催化活性和選擇性,能夠在較低的溫度和較短的反應時間內(nèi)將H2S有效地氧化為硫或其他有用的化合物。此外,該材料還具有較好的穩(wěn)定性,能夠在多次循環(huán)使用后仍保持較高的催化性能。為了進一步研究UiO-66基復合材料在H2S選擇性催化氧化過程中的性能,我們進行了大量的實驗和測試。通過改變反應條件、調(diào)節(jié)催化劑的組成和結(jié)構等手段,我們優(yōu)化了催化劑的性能,提高了其催化活性和選擇性。同時,我們還對催化劑的表面性質(zhì)、孔結(jié)構、晶體結(jié)構等進行了深入的研究,以揭示其催化性能的內(nèi)在機制。三十六、環(huán)境與經(jīng)濟效益分析從環(huán)境保護的角度來看,將UiO-66基復合材料應用于H2S的選擇性催化氧化過程,可以顯著降低廢氣中的H2S含量,減少對環(huán)境的污染。此外,該材料還可以用于其他環(huán)保領域的應用中,如污水處理、廢氣治理等。通過使用該材料,我們可以有效地減少有害氣體的排放,保護環(huán)境,實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。從經(jīng)濟效益的角度來看,UiO-66基復合材料的制備方法簡單、成本低廉、產(chǎn)量高,具有較高的市場競爭力。通過優(yōu)化制備方法和提高催化性能等措施,我們可以降低生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)量,為企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟效益。此外,該材料具有廣泛的應用前景和市場需求,可以為企業(yè)帶來長期的經(jīng)濟效益和社會效益。三十七、未來展望未來我們將繼續(xù)深入研究UiO-66基復合材料的制備方法、性能及其在其他領域的應用潛力。我們將關注該材料在實際應用中的表現(xiàn)及可能面臨的挑戰(zhàn),并積極尋找解決方案。同時,我們將繼續(xù)開展相關的基礎研究工作,探索更多的制備方法和改性技術,以提高材料的性能和穩(wěn)定性。此外,我們還將與相關企業(yè)和研究機構合作開展產(chǎn)學研合作項目將研究成果應用于實際生產(chǎn)和應用中為推動綠色化學的發(fā)展做出更大的貢獻。一、引言隨著工業(yè)化的快速發(fā)展,有害氣體如硫化氫(H2S)的排放成為了環(huán)境治理的重要課題。UiO-66基復合材料因其出色的催化性能和穩(wěn)定性,被視為一種極具潛力的材料,可應用于H2S的選擇性催化氧化過程中。本文將詳細探討UiO-66基復合材料的制備方法,以及其在H2S選擇性催化氧化過程中的性能研究。二、UiO-66基復合材料的制備UiO-66基復合材料的制備主要涉及前驅(qū)體的合成、活化
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