铀是一种重要的能源物资,不管是在工业、农业、国防还是在科学技术方面,它都有着重要的应用。随着核工业技术的发展,投入运行的核电站越来越多,导致我们对金属铀的需求也进一步增长,也因此导致铀矿资源更加紧俏。于是,对非铀矿资源的铀提取显得非常的重要。金属有机框架材料(MOFs)是一种新型材料,与传统材料相比,其结构具有多孔性、可设计、可预测性,因此探索该类材料对铀离子的吸附具有很大可行性。本论文合成五种MOFs材料,对其结构,性能进行表征,探索其对铀酰离子的吸附及吸附机理,研究其在模拟海水环境中对铀离子的实际吸附效果,具体如下:(1)酰胺配体L,均苯三甲酸(H3BTC),Zn(NO3)2在水热条件下115℃反应3000min,合成MOF-1(Zn(L)(HBTC).(H2O)2)材料。继而进行孔壁基团修饰,即将间苯二甲酸(H2ip),5-羟基间苯二甲酸(H2hip),5-氨基间苯二甲酸(H2aip),5-硝基间苯二甲酸(H2nip)分别代替均苯三甲酸在相同的条件下合成MOF-2[Zn(L)(ip).(DMF)(H2O)1.5],MOF-3[Zn(L)(hip).(DMF)(H2O)],MOF-4[Zn(L)(aip).(H2O)],MOF-5[Zn(L)(nip).(DMF)0.5(H2O)0.5]。通过X-射线单晶衍射仪测定其晶体结构,发现5个MOF材料都具有相同的三维框架结构,但分布在一维圆形孔道中的基团各不相同。(2)对合成材料进行各项性能表征发现:合成的MOF系列材料都具有很好的热稳定性并且纯度高;荧光测定仪测定发现MOF-1具有双重荧光发射峰;而在同一激发波长下(300nm),MOF-2,MOF-3,MOF-4,MOF-5的荧光发射波长从368nm增至413nm;对CO2的吸附数据表明,各材料在273K时吸附量远大于293K时的吸附量,其中以MOF-1的吸附量最大,同时,我们对吸附热进行了分析研究。(3)进一步针对材料对铀酰离子的吸附进行研究。探索了p H值,吸附时间,吸附初始浓度等因素对吸附过程的影响,从而得出:MOF-1,MOF-5材料的最佳p H值为2,MOF-2,MOF-3,MOF-4材料的最佳吸附pH值为2.5;MOF-1,MOF-2,MOF-3,MOF-4吸附铀酰离子的最适初始浓度为100ug/ml,MOF-5的则为200ug/ml;MOF-1,MOF-3,MOF-4材料对铀的吸附速率快,在1小时内就能达到吸附平衡,吸附效果好,在低浓度的铀酰离子溶液中,仍能达到90%以上的吸附率,其中MOF-1的吸附容量最大(92.0mg/g),而MOF-3及MOF-5的吸附效果则相对较差。采用拟一级,拟二级动力学模型对吸附行为进行分析,相关系数表明拟二级动力学方程拟合的线性较好;而采用Langmuir,Freundlich等温吸附模型来分析吸附系统的平衡状态,从各线性回归结果中可看出,从MOF-1至MOF-4材料均符合Langmuir模型,而MOF-5材料则符合Freundlich模型。在吸附剂对铀离子的吸附达到饱和之后,我们通过不同的洗脱剂对吸附剂进行解析,发现0.1mol/L的HNO3对MOF-2,MOF-3,MOF-5材料有更好的解吸能力,其解吸效果分别达74.34%,86.07%,11.29%;而Na2CO3对MOF-1,MOF-4材料有更好的解吸能力,其解吸效果可达到93%,78.35%。(4)将各材料运用于模拟海水环境中,对低浓度的铀酰离子进行吸附试验,发现MOF-1的提铀效果最佳,是一类非常具有前景的海水提铀材料,在铀初始浓度为6ppb的模拟海水溶液中,其对铀的吸附量达到0.58mg/g,吸附率达96.6%。