多羧基配体金属有机框架材料的制备及性能研究

来源 :湖南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yijiezhented
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
金属有机框架(Metal-Organic Frameworks,MOFs)材料是一种无机金属离子或金属离子簇与有机化合物中的羧基、氨基等离子形成的,具有比表面积大、多孔网络结构的配位化合物。由于它具有吸附、储氢、催化等独特的性能以及巨大的潜在应用价值吸引了广大的科研工作者的关注。MOFs常用的配体有羧基,氨基、醇类、硫醇类等官能团,但是目前用两个、三个以及四个羧基的化合物作为配体的较多,主要应用在气体的存储、化学制品的分离提纯、催化剂、传感器、磁性材料、光学器件、荧光以及药物传递等领域。由于工业技术的发展,环境污染越来越严重。特别是染料和重金属,由于它们具有难降解、毒性大等特点,对人们的身体健康和环境影响较大。除去废水中污染物通常采用物理、化学和微生物等方法。自20世纪90年代以来,MOFs材料被应用于环境中,但是制备方法相对复杂,目前制备金属有机框架材料主要有溶剂热、电化学、机械力化学、超声波等方法,这些方法制备MOFs材料所需时间较久,并且不利于环保。因此,需要一种节约时间、不需要使用有机溶剂、设备简单、有利于环境保护的新方法具有重要的理论和实际意义。1.本论文首次将微波辅助球磨法用于制备金属有机框架材料,该法主要是在微波和球磨共同提供能量的作用下,通过水作为介质传递到有机链和金属离子而使它们发生作用。论文利用实验室已有的反应装置,以均苯三甲酸和对苯二甲酸为有机链,醋酸铜、醋酸钴为金属离子,成功的制备了一系列MOFs材料。将制备的材料用于对刚果红(Congo Red,CR)的移除,将实验结果与理论分析进行对比,结果显示实验与理论一致。同时文中对微波辅助球磨法条件下MOFs材料的形成进行了机理研究。2.以均苯三甲酸为有机链,FeSO4·7H2O、Fe2(SO43为金属离子分别制备了Fe(Ⅱ)-MOFs和Fe(Ⅲ)-MOFs。将表征后的材料用于对废水中有机染料和重金属Cr(Ⅵ)离子的除去。其结果显示,Fe(Ⅱ)-MOFs用于在不同浓度、溶液体积和光照(Xe光和自然光)的情况下去除Cr(Ⅵ),并将实验数据与理论研究进行对比,其结果显示理论和实验具有一致性;Fe(Ⅱ)-MOFs在自然光的作用下除去水溶液中刚果红、橙黄II和罗丹明B,并分别在不15℃和35℃条件下讨论它们的移除率,并分别在线性和非线性条件下对其研究,证明实验结果与理论具有一致性。将Fe(Ⅲ)-MOFs用于对橙黄II,刚果红和亚甲基蓝的去除,分别用第一动力学和第二动力学在线性和非线性的条件下对其研究,结果与实验具有一致性。3.以InCl3·4H2O、Co(CH3COO)2·4H2O为金属离子,均苯三甲酸和2-氨基对苯二甲酸为有机链,制备了GO/In-MOFs-1、GO/In-MOFs-2和GO/Co-MOFs复合材料,将制备的材料用于对刚果红溶液的去除,并与对应的MOFs材料进行对比。结果显示MOFs与氧化石墨烯复合后其移除率明显得到提高,由此证明氧化石墨烯在复合材料中能够促进刚果红的除去。并在染料的除去过程中加入H2O2,研究复合材料除去有机染料的速度及移除率。将所有材料除去有机染料的实验数据进行动力学研究,在线性和非线性条件下进行分析,其结果显示实验结果和理论分析是一致的。4.以醋酸锌为金属离子,以均苯三甲酸为有机链制备了Zn-MOFs,制备的材料用于对盐酸四环素的去除。研究Zn-MOFs的质量、H2O2的用量对移除率的影响,并探讨Zn-MOFs除去盐酸四环素的机理。将实验结果用第一动力学模型进行分析,其结果显示实验结果与第一动力学模型吻合较好。本论文研究成果表明,微波辅助球磨法为MOFs材料的制备提供了一种绿色、高效的方法。所制备的MOFs材料在工业废水处理研究领域具有较为广阔的应用前景。
其他文献
本研究以肾经的27个腧穴穴名为研究对象。力求详细考证古代文献,根据《五雅》、《说文》等古代字典,结合古代医理、针灸学、临床案例等,探索穴名的真实内涵。吸取近现代文献
由Nicole Müller和Martin J.Ball编写的Research Methods in Clinical Linguistics and Phonetics:A Practical Guide是论述了前沿的临床语言学和语音学的研究方法,临床语言
中药在贮存过程中有效期如何制定的问题,一直是中药质量评价研究领域里的难点和盲点,也是影响中药现代化的一个重要因素。任何药品均应有有效期,但国家食品药品监督管理局在对所
幼儿体育是实现幼儿全面、和谐发展的教育根本。幼儿体操是幼儿体育的一个重要组成部分,本研究通过幼儿体操对5-6岁幼儿身心健康发展的研究,为幼儿体育教学活动提供一个有效
化学反应就是共价键或者离子键生成或断裂的过程。在反应中很多惰性化学键的断裂需要催化剂的参与才能完成。而惰性化学键的活化及原位官能团化是合成很多高价值化合物的直接
最优输出跟踪问题是最优控制学科的一个重要研究方面,该理论随着最优控制理论在二十世纪五十年代末六十年代初逐渐形成与发展而不断地发展起来。近年来,随着现代工业、国防等
本文对二层网络拓扑结构与三层网络拓扑结构的特点进行了多方面的分析,对校园网规划建设中经常面临的网络拓扑结构的选择问题进行了探讨,建议优先考虑二层的网络拓扑结构。
港口经济作为经济发展的一种地域形态,在我国改革开放以来获得了巨大的发展。文章在回顾港口与经济增长关系的理论研究发展历史的基础上,对国际上有关港口经济影响的研究文献
《管子》与古代数学乐爱国一般认为,先秦的数学以《墨经》、《考工记》中的数学知识为代表。然而,先秦重要典籍《管子》中也有丰富的数学知识。虽然《管子》中没有专门论述数学
儒、墨是先秦有影响的两大学派,本文从对数学的贡献、思想方法等四个方面,比较了它们对中国古代数学发展的影响。