含銅鎳金屬-有機多孔材料的制備及其吸附性能研究.pdf

1、新材料的開發(fā)及應(yīng)用對現(xiàn)代經(jīng)濟的發(fā)展至關(guān)重要。金屬-有機多孔材料作為包含多交叉學(xué)科知識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-有機多孔材料應(yīng)用于液相吸附的研究報道較少。因此，對于環(huán)境保護的要求，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-有機多孔材料。運用N2吸脫附等溫線、TG

2、/DTA、XRD、SEM等技術(shù)對其進行了表征。Cu-BTC和Ni/Cu-BTC樣品結(jié)構(gòu)與文獻中報道的一致。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623K。研究了不同的吸附平衡時間、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和剛果紅染料分子性能。結(jié)果表明，兩種多孔材料在240min時可達到吸附平衡狀態(tài)。隨著溶液初始濃度的增

3、加，亞甲基藍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。運用Langmuir、Freundlich、Tekmin三種吸附模型，以及準(zhǔn)一級動力學(xué)、準(zhǔn)二級動力學(xué)、顆粒內(nèi)擴散三種動力學(xué)模型，對吸附過程進行描述。Cu-BTC和Ni/Cu-BTC的吸附等溫線擬合結(jié)果較為符合Langmuir模型。動力學(xué)擬合結(jié)果顯示，兩種材料對亞甲基藍和剛果紅的吸附過程符合準(zhǔn)二級動力學(xué)模型。熱力學(xué)參數(shù)表明，兩種染料分子在兩種金屬-有機多孔材

4、料上的吸附過程是自發(fā)的吸熱過程。含雙金屬不飽和配位的Ni/Cu-BTC對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。運用N2吸脫附等溫線、TG/DTA、XRD、TEM、FT-IR等手段

5、對樣品進行了表征。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。實驗結(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到2.14mmol/g，高于相關(guān)文獻報道值。
　　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，采用Cu-BTC為模板得到的介孔炭