Ce改性金属有机骨架材料对氟的吸附

利用水热合成法，将金属Ce与合成金属有机骨架材料(MOFs)所需的反应前体混合，通过“一锅法”和“两步法”分别合成性能不同的Ce/MOF-5材料。采用SEM、XRD、BET等对合成材料进行表征。结果表明:不同的方法合成的Ce/MOF-5形貌有较大差异，对氟吸附性能也不同。并测定了初始浓度、pH值、吸附时间对F?吸附效果的影响。实验表明，通过“一锅法”合成的Ce/MOF-5材料对F?的吸附在pH=7、吸附时间为60 min左右即可达到吸附平衡，吸附量为109.6 mg·g?1，符合准二级动力学模型和Freundlich等温吸附模型。      

功能化锌金属有机骨架制备及表征

通过溶剂热法制备了较高比表面积的锌基金属有机骨架(MOF-5)和经乙二胺(ethylenediamine,EDA)改性的功能化锌基金属有机骨架材料(EDA/MOF-5),利用XRD、FT-IR、SEM和TG等对其结构与性能进行了表征,并探讨了其对刚果红染料的吸附性能。结果表明,成功制备MOF-5和EDA/MOF-5。通过SEM可以看出,乙二胺的加入使MOF-5的形貌结构发生了变化;由TG谱图知,EDA/MOF-5的热稳定性较MOF-5变化不大;EDA/MOF-5的吸附性能较MOF-5明显增大。     

金属有机骨架材料MOF-5的制备及其吸附CO_2性能研究

利用水热法,通过调变水热温度和活化方法得到具有不同结构的金属有机骨架材料MOF-5。结果显示,所制备的MOF-5产量随着水热温度的升高先增加后减少,最佳水热温度为130℃,此时吸附CO_2性能最佳,重量吸附量为1.8%(质量分数)。进一步分别采用三氯甲烷和乙醇对制备的MOF-5进行活化,经活化的样品吸附CO_2性能最好,CO_2吸附容量相应的从1.8%(质量分数)增加到3.76%(质量分数),而且吸附剂在5个吸附/脱附周期内仍然保持较高的吸附容量;样品经XRD、SEM和BET检测分析表明,制备的MOF-5具有高的比表面积、孔隙率及吸附性能好的特点,有望进一步应用在储氢和环境保护等方面。     

金属-有机骨架材料MOF-199对甲醛气体吸附行为的研究

初步探讨了金属-有机骨架材料MOF-199对甲醛气体的吸附性能.采用分光光度法测定MOF-199对甲醛气体的吸附量,研究了吸附量与吸附温度及吸附时间的关系,并探讨了MOF-199对甲醛的吸附机理,提出了一种测定MOF-199对甲醛吸附量的方法.结果表明,在50℃、6h的吸附条件下,MOF-199对甲醛气体的吸附量最大,达到83.84mg/g;MOF-199对甲醛气体具有较好的吸附效果.     

O_2分子在F掺杂锐钛矿型TiO_2(001)面上吸附影响的研究

利用DFT+U方法研究了氟离子掺杂对锐钛矿型TiO_2(001)面对O_2分析吸附的影响。共研究了由F离子分别取代表面上的2配位或3配位O离子,或表面上5配位Ti离子下的3配位O离子所形成的3种F离子杂质(分别记为FⅠ、FⅡ和FⅢ)的影响。F掺杂的表面与分子的作用结果表明,FⅠ杂质能够提高表面的稳定性,而FⅢ能提高表面的活性;由掺入FⅡ离子的表面与未掺杂的表面的活性相当。结果表明,3种形式F离子掺杂能显著提高的TiO_2表面对O_2分子的吸附能力。电子结构分析显示,F掺杂所形成的Ti 3+在增强表面对分子的吸附能力中起着重要的作用。     

MWCNTs/MOF-5杂化材料的制备及N_2吸附性能

通过改进的室温一步法制备了MWCNTs/MOF-5杂化材料,分别用XRD、FT-IR、TEM、FESEM、比表面积和孔隙度分析仪对MOF-5,MWCNTs/MOF-5进行了表征和分析。结果表明,碳纳米管的引入对晶体结构的影响不大;复合方式为碳纳米管"穿插"MOF-5的结构;MOF-5和MWCNTs/MOF-5在77 K和100 k Pa下N2吸附量最大,分别为873,743 cm-3/g,比表面积(BET)分别为2 435,1 866 m2/g。     

MOF-5掺杂改性对纤维素水凝胶保水性能的影响

以MOF-5为改性剂对纤维素水凝胶进行掺杂改性,通过FT-IR、XRD和SEM对其结构进行了表征,并研究了掺杂量、pH、盐溶液浓度、温度对复合纤维素水凝胶保水性能的影响及其可循环利用特性。结果表明,纤维素水凝胶表面的活性基团,有利于MOF-5与其结合,与纯纤维素水凝胶相比,吸水率最高达4294.94%,提高了1 725.63%。保水性实验发现,复合水凝胶在NaCl、AlCl_3盐溶液中的保水效果随着浓度增大而减小;当MOF-5掺杂量为20%、pH=12、盐溶液浓度为4 m mol/L时具有最佳的保水效果,且在40℃,放置175 min,最佳掺杂量的复合纤维素水凝胶保水率仍在50%以上。可循环利用性实验证实,复合纤维素水凝胶循环使用3次时,其保有率仍高于50%。实验结果表明该复合水凝胶在高温农业生产领域有潜在应用价值。     

金属—有机骨架材料MOF-74系列捕集低浓度CO_2的研究

采用溶剂热法合成M-MOF-74系列材料(M=Cu,Zn,Co,Mn,Mg,Cd等),探究Mg-MOF-74在不同温度下对CO_2的吸附效果,及不同金属离子合成的MOF-74材料对CO_2吸附能力的差异。结果表明:Mg-MOF-74的吸附效果随着温度的升高而下降,说明其对CO_2的吸附属于物理吸附,低温有利于CO_2的吸附。由于MOF-74的纳米孔道表面有着裸露的金属吸附位点存在,它对低浓度的CO_2有着较为理想的吸附量。在该系列材料中,Cu-MOF-74的吸附效果最差。Mg-MOF-74的吸附效果最佳,吸附性能远优于其他材料。     

镧系六铝酸盐催化剂的制备及其催化甲烷燃烧活性研究

用共沉淀法制备了镧系六铝酸盐LaMnxAl12-xO19(x=0、1、2、3、4、5、6)催化剂,通过X射线衍射、差热分析、扫描电镜和比表面积分析等实验技术及甲烷催化燃烧,对催化剂的结构和性质进行了考察。研究了锰离子掺杂对催化剂结构以及甲烷催化燃烧活性的影响。结果表明,催化剂在1200℃焙烧后可以形成完整的六铝酸盐晶型,且具有较高的催化性能和高温稳定性,不同含量的Mn离子掺杂对催化剂的比表面积和活性有较大的影响。LaMn2Al10O19催化剂具有较好的活性,其起燃温度(T10%/℃)为506℃,完全转化温度(T90%/℃)为696℃。     

MOF-5/聚偏氟乙烯混合基质膜的制备及抗有机污染性能

针对聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜亲水性差、易污染的问题,利用金属有机骨架材料MOF-5作为添加剂,采用非溶剂诱导相分离法(NIPS)制备出MOF-5/PVDF混合基质膜并研究其抗有机污染性能。纯水通量和牛血清蛋白(BSA)截留实验表明,与基膜相比,MOF-5/PVDF混合基质膜在渗透性和选择性方面都有较大提升。对比考察了改性膜和基膜的表面粗糙度、BSA静态吸附、再生性能以及不可逆有机污染率,结果表明,由于MOF-5的添加,显著降低了混合基质膜的表面粗糙度,增强了膜的抗有机污染性能。同时,分析MOF-5添加量对渗透性能和抗有机污染性能的影响,结果显示当其相对于PVDF质量分数为5%时,混合基质膜具有较好的综合性能。与基膜相比,其拉伸强度提高了48.39%,总孔隙率增加了33.3%,纯水通量增加了86.4%,水通量恢复率(FRR)提高到79.43%,不可逆污垢比(R_(ir))降低到20.57%。     

铒掺杂二氧化钛制备及其光催化性能研究

通过水热合成法制备了二氧化钛和稀土饵离子掺杂二氧化钛光催化剂,并通过X射线衍射仪、紫外-可见分光光度计等测试手段对产物结构和性能进行了表征,研究了不同二氧化钛质量浓度、饵离子掺杂浓度对次甲基蓝(MB)光催化性能的影响.结果表明,所制备的二氧化钛的晶型为锐钛矿型;饵离子掺杂的二氧化钛对比纯二氧化钛的光催化性能有显著提高.当二氧化钛质量浓度为3g/L时,对MB的降解效果最好;通过研究饵离子掺杂对MB光催化动力学模型,表明饵离子掺杂有较高的一级反应速率Kapp,且饵离子最佳掺杂量为5%.     

稀土盐对水基甲烷吸附剂性能的影响

解决甲烷吸附问题是控制瓦斯爆炸的核心,研究了一种由单一表面活性剂体系与不同种类不同浓度的稀土盐进行复配的甲烷吸附剂。将阴离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)水溶液与5种浓度下的不同可溶性稀土盐复配,利用静态顶空萃取气相色谱分析法测定不同配比的吸附材料吸附甲烷气体的体积分数。甲烷的吸附实验结果表明,稀土盐能够促进AES溶液增溶甲烷,一定浓度范围内随着稀土盐浓度的增高吸附效果趋于明显,在达到较大峰值后,继续添加则会降低吸附效果,并且对比得到添加不同稀土盐对AES溶液增溶甲烷的影响。     

稀土离子掺杂硼酸钙发光材料的合成与光谱性质

以硼砂和氯化钙为原料,主要采用化学共沉淀法成功合成了稀土离子Eu3+、Tb3+掺杂的硼酸钙发光材料。通过X射线衍射、荧光光谱对样品物相和发光性能进行了表征。探究了不同的实验条件(即不同煅烧温度、稀土离子浓度)对其发光性能的影响,样品的激发光谱表明,在800℃时,CaB2O4∶Tb3+的发光能力最强;掺杂稀土Tb3+离子的发光材料在5%时发光性能最强。在221nm紫外光激发下,样品在612nm和543nm处有Eu3+和Tb3+离子明显的特征发射峰,而且掺杂Eu3+离子的发光材料的发光性能随着Eu3+浓度的增加而增强。     

5种改性淀粉吸附Cu~(2+)性能及动力学研究

具有一定功能基团的改性淀粉可提高对重金属离子的吸附能力,分别以阳离子淀粉、磷酸酯淀粉、磷酸酯双淀粉、氧化淀粉和尿素淀粉5种改性淀粉为吸附剂,以紫外分光光度法测量吸附后的Cu~(2+)质量浓度,考察了改性淀粉对Cu~(2+)的吸附动力学,并对比了不同改性淀粉的吸附效果。结果表明,在改性淀粉用量为0.1g、铜离子初始浓度为2g/L、溶液体积为100mL的条件下饱和吸附,其中磷酸酯淀粉吸附量最大,达50.7mg/g。吸附动力学研究表明5种改性淀粉的吸附等温数据均符合Freundlich模型。阳离子淀粉吸附数据符合准二级动力学模型,其余4种改性淀粉吸附数据更符合准一级动力学模型。     

La1-xSrxMnAl11O19-δ催化剂的甲烷燃烧性能研究

采用反相微乳液-共沉淀法制备了一系列以La、Sr作为镜面阳离子、锰离子作为活性组分的六铝酸盐催化剂La1-xSrxMnAl11O19-δ(x=0.2、0.4、0.5、0.6、0.8)。利用X射线衍射、比表面积分析等分析方法及甲烷燃烧对催化剂的结构和性质进行了考察,主要考察了不同含量的La和Sr离子的掺杂量对催化剂结构及对甲烷催化燃烧活性的影响。结果表明,La和Sr同时作为镜面阳离子,不但可以形成完整的六铝酸盐,而且所制备的催化剂具有较高的催化活性。不同含量的La和Sr离子掺杂对于催化剂的特性有较大影响。当x=0.5时,所制备的催化剂La0.5-Sr0.5MnAl11O19-δ具有较高的催化活性,起燃温度T10%=502℃,至683℃甲烷完全转化。催化剂在低转化率下的宏观动力学实验结果表明,甲烷催化燃烧在La1-xSrxMnAl11O19-δ催化剂上为一级动力学反应,反应速率受催化剂固有性质控制。     

溶剂尺度对MOF-808结构及性能影响

以不同溶剂尺度的酰胺类溶剂与甲酸混合溶液为溶剂模板,利用溶剂热法制备MOF-808。利用傅里叶变换红外光谱仪、扫描电镜、X-射线衍射仪和比表面积分析仪对样品进行性能表征。结果表明,溶剂尺度越小,MOF-808孔径越小,比表面积越大,N_2吸附性能越强。当甲酰胺/甲酸混合溶液作为溶剂模板时,MOF-808孔径最小,为1.19nm;比表面积最大,达到1625m²/g。     

双金属MOFs的NO/CO2选择性吸附性能研究

采用溶剂热法合成制备含Co、Mn双金属节点的MOF-74材料，研究了室温下对NO的吸附性能，并通过IAST和穿透实验研究了材料的吸附选择性。结果表明，双金属Mn_0.2Co_0.8-MOF-74具有典型的MOF-74晶体结构，对NO的吸附量达到160.3cc/g,比单金属Mn-MOF-74提高了约19.4%。在低吸附分压时，NO/CO₂的理想溶液吸附(IAST)理论吸附选择性最大可达到397,经过5次循环吸附-脱附实验后的再生性能优良。模拟烟气的双组分穿透实验中，Mn_0.2Co_0.8-MOF-74对NO/CO₂的吸附分离性能达到35.5,可以作为一种优良的NO吸附分离材料。     

Ag掺杂改性MIL-101的制备及其对碘离子的吸附性能

为了提高金属有机骨架多孔材料MIL-101对水体中碘离子的吸附性能,通过水热合成法制得Ag掺杂改性MIL-101材料,利用扫描电子显微镜、X射线衍射、比表面积及孔径分析、激光衍射粒度分析等技术手段对材料进行表征,并考察多种参数对吸附效果的影响。结果表明:纳米Ag主要存在于基体材料MIL-101的晶格中,对材料的晶体结构无显著破坏;N,N-二甲基甲酰胺(DMF)加乙醇的后处理方法能有效提高材料的吸附性能;改性后的材料表现出快速、高效的吸附性能;在痕量碘离子环境下,Ag掺杂质量分数为2%的改性MIL-101的饱和吸附量可达23 mg/g,吸附效率达到93%以上;在高浓度环境下,样品吸附效率随着Ag掺杂量的增加而提高。     

MOFs材料的合成、表征及处理刚果红的机理研究

采用溶剂热法合成均苯三甲酸-三维铜基配合物[Cu_3(btb)_2,MOF-14]材料,合成的MOF-14比表面积为1278m2/g。采用X-射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FT-IR)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)等手段分析了其化学组成及结构,并对MOF-14处理偶氮染料废水刚果红(CR)进行了研究。研究结果表明,在吸附80min条件下,过氧化氢(H_2O_2)对CR的降解能力几乎为零,单独的Cu_3(btb)_2对CR的降解率为29.22%,然而当Cu_3(btb)_2与少量H_2O_2共同作用条件下,对CR的降解率猛然提升,达到94.65%。     

钙钛矿型LaCo_(1-x)Fe_xO_3催化剂的制备及其催化甲烷燃烧性能研究

以催化甲烷燃烧为目标反应,采用共沉淀法制备铁和钴同时作为活性组分的一系列钙钛矿催化剂LaCo1-xFexO3(x=0、0.2、0.4、0.5、0.6、0.8、1.0),通过XRD、BET、SEM、DSC-TG和TPR等实验技术,对催化剂的结构和性质进行了考察。主要考察了不同掺杂量的Fe对催化剂结构及催化甲烷燃烧活性的影响。结果表明,催化剂在600℃焙烧后可以形成完整的钙钛矿晶型,同时具有较高的催化性能。不同量的Fe掺杂对于催化剂的特性有较大的影响,说明Fe离子和Co离子之间存在着一定程度的协同作用。Fe的加入使催化剂的活性得到明显提高,但加入Fe过量,催化剂的活性会有所降低。其中LaCo0.2Fe0.8O3催化剂具有较大的比表面积和较高的催化活性。