功能化金屬有機(jī)骨架材料的快速制備及吸附性能研究.pdf

1、隨著工業(yè)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，溫室效應(yīng)、重金屬離子污染、染料廢水污染帶來了較為嚴(yán)重的環(huán)境問題，常常采用吸附法進(jìn)行處理。金屬有機(jī)骨架材料(MOFs)作為一種新型的功能型多孔材料，具有比表面積大、孔徑可剪裁、骨架可功能化等優(yōu)點(diǎn)，為CO2吸附、重金屬離子及印染廢水的處理提供新的途徑。快速制備金屬有機(jī)骨架材料具有重要的意義，微波法、微波超聲聯(lián)用法能夠調(diào)控材料尺寸和形狀，加速晶體的形成，具有經(jīng)濟(jì)高效的優(yōu)點(diǎn)。
　　本論文采用微波、微波-超聲波兩者聯(lián)

2、用等方法，利用不同結(jié)構(gòu)的有機(jī)配體，快速制備了功能化的金屬有機(jī)骨架材料，并應(yīng)用于CO2氣體吸附，染料吸附，重金屬離子吸附等方面。
　　本論文的主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:
　　1.采用超聲-微波聯(lián)用法，以2氨基對(duì)苯二甲酸為有機(jī)配體，25min內(nèi)就可以快速制備氨基功能化的MIL-53(Al)金屬有機(jī)骨架材料，而水熱反應(yīng)則需要72h。熱失重結(jié)果表明氨基功能化的MIL-53(Al)具有較好的熱穩(wěn)定性，可以耐受410℃;微觀形貌表明制備的

3、材料尺寸較小。氨基功能化MIL-53(Al)對(duì)CO2具有較好的吸附能力，低壓下298 K溫度時(shí)吸附容量可以達(dá)到33.86 cm3 g-1，經(jīng)過5次循環(huán)實(shí)驗(yàn)，吸附容量降低為原來的88％左右，說明氨基功能化的MIL-53(Al)具有較好的重復(fù)利用性能和化學(xué)穩(wěn)定性。
　　2.采用微波法快速制備了氨基功能化Zr基金屬有機(jī)骨架材料，制備過程只需要20 min，而水熱法則需要24h。熱失重結(jié)果表明制備的NH2-UiO-66材料熱穩(wěn)定性較好，可

4、以耐受550℃左右，其尺寸在300nm-500nm左右，比表面積可達(dá)924.3m2 g-1。制備的氨基功能化金屬有機(jī)骨架材料表現(xiàn)出對(duì)亞甲基藍(lán)較強(qiáng)的吸附能力，吸附速度較快，吸附模型為L(zhǎng)angmuir吸附，可以用作廢水中染料等污染物處理的吸附劑。
　　3.采用不同的功能化有機(jī)配體對(duì)苯二甲酸、二氨基對(duì)苯二甲酸、2，5二羥基對(duì)苯二甲酸、2，6萘對(duì)苯二甲酸、4，4聯(lián)苯對(duì)苯二甲酸分別與ZrCl4反應(yīng)制備了系列功能化Zr基金屬有機(jī)骨架材料，并分

5、別進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，制備的系列Zr基金屬有機(jī)骨架材料的拓?fù)鋵W(xué)結(jié)構(gòu)相似，比表面積隨著氨基鏈的增長(zhǎng)而降低。將制備的系列功能化材料應(yīng)用于CO2氣體的吸附實(shí)驗(yàn)，NH2-UiO-66的吸附容量最大，最差的為UiO-66-BPDC。氨基功能化的NH2-UiO-66吸附容量達(dá)到3.35mmolg-1，等溫吸附熱Qst為26.90kJ/mol，能耐受5次循環(huán)使用，可以作為CO2氣體的吸附劑。
　　4.以巰基乙酸改性的Fe3O4為核，制備了Fe

6、3O4/NH2-UiO-66的磁性金屬有機(jī)骨架材料，隨著Fe3O4含量的增加，比表面積由1425m2g-1降低為591m2g-1，展示了較好的磁性。以制備的磁性金屬有機(jī)骨架材料對(duì)水中重金屬離子進(jìn)行吸附性能研究，結(jié)果表明，對(duì)Hg2+具有良好的選擇性吸附和磁分離能力，循環(huán)使用5次還具有較強(qiáng)的吸附能力。
　　5.通過后合成離子調(diào)控的方法制備了Ti(Ⅳ)離子摻雜的NH2-UiO-66金屬有機(jī)骨架材料，XRD結(jié)果表明，Ti(Ⅳ)離子調(diào)控并沒