含銅鎳金屬-有機(jī)多孔材料的制備及其吸附性能研究.pdf

1、新材料的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用對(duì)現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的發(fā)展至關(guān)重要。金屬-有機(jī)多孔材料作為包含多交叉學(xué)科知識(shí)特征的材料倍受重視，被廣泛應(yīng)用于吸附分離、催化、光學(xué)、磁學(xué)等領(lǐng)域。迄今為止，含銅鎳金屬-有機(jī)多孔材料應(yīng)用于液相吸附的研究報(bào)道較少。因此，對(duì)于環(huán)境保護(hù)的要求，可以利用其所具有的大比表面積、孔隙率高、協(xié)同效應(yīng)、結(jié)構(gòu)多樣化等特點(diǎn)處理染料廢水。
　　本文采用水熱合成法，合成了Cu-BTC和Ni/Cu-BTC兩種金屬-有機(jī)多孔材料。運(yùn)用N2吸脫附等溫線、TG

2、/DTA、XRD、SEM等技術(shù)對(duì)其進(jìn)行了表征。Cu-BTC和Ni/Cu-BTC樣品結(jié)構(gòu)與文獻(xiàn)中報(bào)道的一致。Cu-BTC和Ni/Cu-BTC的BET比表面積分別為1379m2/g和1156m2/g，熱穩(wěn)定溫度可達(dá)623K。研究了不同的吸附平衡時(shí)間、溫度、初始濃度、pH條件下，Cu-BTC和Ni/Cu-BTC靜態(tài)法吸附分離模型廢水中的亞甲基藍(lán)和剛果紅染料分子性能。結(jié)果表明，兩種多孔材料在240min時(shí)可達(dá)到吸附平衡狀態(tài)。隨著溶液初始濃度的增

3、加，亞甲基藍(lán)和剛果紅染料分子的飽和吸附量隨之增加，并且吸附容量隨溫度的升高而增加。運(yùn)用Langmuir、Freundlich、Tekmin三種吸附模型，以及準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)、準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)、顆粒內(nèi)擴(kuò)散三種動(dòng)力學(xué)模型，對(duì)吸附過(guò)程進(jìn)行描述。Cu-BTC和Ni/Cu-BTC的吸附等溫線擬合結(jié)果較為符合Langmuir模型。動(dòng)力學(xué)擬合結(jié)果顯示，兩種材料對(duì)亞甲基藍(lán)和剛果紅的吸附過(guò)程符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。熱力學(xué)參數(shù)表明，兩種染料分子在兩種金屬-有機(jī)多孔材

4、料上的吸附過(guò)程是自發(fā)的吸熱過(guò)程。含雙金屬不飽和配位的Ni/Cu-BTC對(duì)剛果紅的飽和吸附量(1078mg/g)明顯高于單金屬Cu-BTC的吸附量(877mg/g)。表明摻雜了Cu和Ni兩種金屬元素的Ni/Cu-BTC材料具有更優(yōu)良的染料吸附性能。
　　另外，本文研究了以金屬-有機(jī)多孔材料Cu-BTC為模板，糠醇為碳源，采用硬模板法合成了新型介孔炭材料FAPC-1。運(yùn)用N2吸脫附等溫線、TG/DTA、XRD、TEM、FT-IR等手段

5、對(duì)樣品進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，樣品的BET比表面積為664m2/g，孔容為0.64cm3/g，孔徑集中在4nm左右。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所合成的炭材料具有介孔結(jié)構(gòu)。研究了常溫低壓范圍，介孔炭材料FAPC-1對(duì)二氧化碳的靜態(tài)吸附效果，結(jié)果表明其飽和吸附量可以達(dá)到2.14mmol/g，高于相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道值。
　　本論文的工作表明含有單金屬尤其雙金屬不飽和配位的有機(jī)多孔材料在印染廢水凈化領(lǐng)域具有重要應(yīng)用前景。同時(shí)，采用Cu-BTC為模板得到的介孔炭