金屬有機(jī)骨架材料及其復(fù)合物的制備和催化性能研究.pdf

1、金屬有機(jī)骨架材料(MOFs)是一種由金屬離子或金屬簇和有機(jī)配體形成的一種三維結(jié)構(gòu)材料。近來(lái)，MOFs被用作吸附劑去除水中各種有害污染物，如染料、除草劑、殺蟲(chóng)劑、制藥和個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品等。另一方面，由于這種材料獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)，MOFs在催化方面的應(yīng)用也是一個(gè)迅速擴(kuò)張的領(lǐng)域。本論文制備了不同的金屬有機(jī)骨架材料及其復(fù)合物，并探究其吸附催化性能。具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)采用溶劑熱法合成了MIL-101(Fe)、MIL-100(

2、Fe)、MIL-53(Fe)、MIL-88B(Fe)四種鐵基MIL材料，并采用X射線粉末衍射(XRD)、傅里葉變換紅外光譜(FTIR)、掃描電鏡(SEM)和X射線光電子能譜(XPS)等測(cè)試手段進(jìn)行了表征。系統(tǒng)研究了四種鐵基MIL材料對(duì)染料酸性橙(AO7)的吸附降解能力。結(jié)果表明，初始AO7溶液濃度為80 mg/L，過(guò)硫酸鹽濃度為15 mmol/L，鐵基MIL材料為0.2 g/L，初始pH值為6.16時(shí)，四種鐵基MIL材料中，MIL-10

3、1(Fe)擁有最高的吸附能力和催化能力。綜合吸附和降解總體情況來(lái)看，四種鐵基MIL材料的能力順序是MIL-101(Fe)＞MIL-100(Fe)＞MIL-53(Fe)＞MIL-88B(Fe)。機(jī)理探究表明，硫酸根自由基(SO4-·)和羥基自由基(·OH)在反應(yīng)過(guò)程中起主要作用。循環(huán)實(shí)驗(yàn)表明，四種MIL材料都顯示出了良好的穩(wěn)定性并且可以多次重復(fù)使用。因此，鐵基MIL材料/PS體系在處理難降解廢水方面具有廣闊前景。
　　(2)通過(guò)溶劑

4、熱法和化學(xué)法成功地合成了AQS-NH-MIL-101(Fe)復(fù)合材料，并對(duì)其進(jìn)行了FTIR、XRD、SEM、XPS、循環(huán)伏安圖(CV)、電化學(xué)阻抗圖(EIS)表征，結(jié)果表明成功將蒽醌-2-磺酸鈉(AQS)與NH2-MIL-101(Fe)以S-N鍵相連。系統(tǒng)研究了所合成材料對(duì)環(huán)境雌激素雙酚A(BPA)的吸附降解能力。結(jié)果表明，初始BPA溶液濃度為60 mg/L，過(guò)硫酸鹽濃度為10 mmol/L，鐵基MIL材料為0.1 g/L，初始pH值為

5、5.76時(shí)，所制備的AQS-NH-MIL-101(Fe)復(fù)合材料相比于單純的NH2-MIL-101(Fe)和游離AQS/NH2-MIL-101(Fe)在降解BPA時(shí)表現(xiàn)出更高的催化活性。表明AQS作為一種氧化還原介體可以在污染物的氧化或還原過(guò)程中起到加速電子轉(zhuǎn)移的作用。機(jī)理探究表明，SO4-·和·OH在反應(yīng)過(guò)程中起主要作用。循環(huán)實(shí)驗(yàn)表明，AQS-NH-MIL-101(Fe)復(fù)合材料顯示出了良好的穩(wěn)定性并且可以多次重復(fù)使用。因此，AQS-

6、NH-MIL-101(Fe)/PS體系在處理難降解廢水方面具有廣闊前景。
　　(3)采用溶劑熱法成功地合成了HPW@MIL-53(Fe)光催化劑，并對(duì)其進(jìn)行了FTIR、XRD、SEM、XPS、EIS、瞬態(tài)光電流響應(yīng)(Photocurrent Response)表征，結(jié)果表明成功合成出HPW@MIL-53(Fe)光催化劑。系統(tǒng)研究HPW@MIL-53(Fe)光催化劑對(duì)難降解有機(jī)染料羅丹明B(RhB)的吸附降解能力。結(jié)果表明，初始Rh

7、B溶液濃度為20 mg/L，鐵基MIL材料為0.1 g/L，初始pH值為4.67時(shí)，所制備的HPW@MIL-53(Fe)復(fù)合材料相比于單純的MIL-53(Fe)和HPW在降解RhB時(shí)表現(xiàn)出更高的光催化活性。表明HPW@MIL-53(Fe)中HPW的存在加速了電子和空穴的有效快速分離，從而提高了復(fù)合材料的催化性能。機(jī)理探究表明，該氧化體系中·OH為主要的活性基團(tuán)，而空穴(h+)和超氧自由基(O2-*)為次要活性基團(tuán)。循環(huán)實(shí)驗(yàn)表明，HPW@