缺陷UiO-66对水中塑化剂的吸附

金属有机骨架材料（metal-organic frameworks,MOFs）是一种具有骨架结构的新型多孔材料。本研究合成了金属有机框架化合物UiO-66和有缺陷的UiO-66（UiO-66-1）,并研究了其作为吸附剂吸附塑化剂邻苯二甲酸二甲酯（DMP）的性能及其吸附动力学,最后通过拟合吸附等温线和吸附动力学模型拟合了吸附剂的最大吸附量和最快吸附时间。实验结果表明,UiO-66-1对DMP有更好的吸附性能,在5~10min内快速达到吸附平衡,pH在3~10吸附率仍可保持稳定;分析测试结果表明,引入缺陷的UiO-66-1的比表面积比UiO-66大,达到了1438m²/g,孔容为0.58cm³/g,晶体的尺寸也明显增大,吸附量增大了近一倍,最大吸附量可达到404mg/g,且循环利用率高;通过吸附等温线模型和吸附动力学模型的拟合研究表明,UiO-66-1的吸附过程比较符合Langmuir模型和拟二级动力学模型。     

nHEP/MCH在多级孔UiO-66上吸附热力学及动力学研究

采用模板法合成了多级孔UiO-66 (H-UiO-66)和普通微孔UiO-66;在50～150℃下,测定正庚烷(n HEP)、甲基环己烷(MCH)在H-UiO-66、UiO-66上吸附/脱附等温线及速率曲线,研究引入介孔的UiO-66对n HEP、MCH吸附热力学及动力学参数影响。结果表明:n HEP、MCH在H-UiO-66、UiO-66上吸附等温线均为I型等温线,其优惠程度随着吸附温度提高而降低;在较高吸附温度下,H-UiO-66对MCH与n HEP平衡吸附量之比为2.93,明显高于UiO-66(1.32);H-UiO-66对n HEP的特征吸附功比UiO-66降低约20%;n HEP、MCH在H-UiO-66上等量吸附热相对于UiO-66均降低20%;n HEP、MCH在H-UiO-66上有效吸附、脱附扩散系数均为UiO-66的10倍左右。介孔的引入削弱UiO-66表面与n HEP、MCH吸附作用,强化其孔道内传质过程,有利于n HEP、MCH在UiO-66上脱附,提高了从120号溶剂油中反择形吸附提纯正庚烷的效率。     

氧化石墨烯/UiO-66对二氧化碳的变压吸附研究

采用水热法制备了氧化石墨烯(GO)与金属有机框架化合物UiO-66的复合材料。通过XRD衍射仪、傅立叶红外、扫描电子显微镜以及氮气吸脱附测试了样品的微观结构及孔结构参数。测试结果表明,金属有机框架化合物UiO-66与GO成功复合,并且随着GO含量的增加,金属纳米颗粒趋向于均匀分布在GO表面。初步考察了复合材料的孔结构及其对二氧化碳气体吸附性能,结果表明,随着GO含量的增加,对二氧化碳的吸附呈线性增加,说明随着金属有机框架化合物的均匀分散,GO与UiO-66的协同作用得以发挥。     

UiO-66复合材料用于典型有机污染物吸附和光催化氧化的研究进展

UiO-66系列金属有机骨架（MOFs）材料因具有较高的比表面积、丰富的孔结构、优异的结构稳定性和类半导体特性而广泛应用于污染物的吸附和催化领域。文中指出：液相有机污染物主要通过物理吸附、静电、氢键、π-π相互作用被UiO-66基材料吸附去除,同时由于电性等性质差异,UiO-66基材料可从性质差异显著的多种有机污染物中选择性吸附污染物,而气相有机污染物主要通过氢键或UiO-66基材料孔道被吸附去除,同时环境中的水汽对污染物的吸附去除具有显著影响;针对光催化,由于载流子的快速复合,纯UiO-66基材料具有较低的光催化活性,通过与半导体材料复合可显著提高材料载流子分离速率,同时活性位点高度均匀分散在UiO-66基材料表面,利于光的激发及污染物与活性位点的充分接触,进而显著提高材料的光催化活性。与此同时,本文也提出了UiO-66基材料在有机污染物吸附和去除中的不足之处。最后展望了UiO-66基材料的发展前景。     

氯代UiO-66吸附染色纸废水中罗丹明B和刚果红

为了进一步提高金属-有机骨架材料（metal-organic frameworks, MOFs）的吸附性能,本文将有机配体对苯二甲酸替换为2-氯对苯二甲酸,合成了金属-有机骨架化合物UiO-66的衍生物——氯代UiO-66（UiO-66-Cl）。以UiO-66、木质活性炭（AC）和蔗渣作为参照,研究了UiO-66-Cl对染色纸废水中罗丹明B（Rh-B）和刚果红（CR）的吸附性能和对染料废水pH的适应性,优化其吸附工艺条件,基于等温吸附模型（Langmuir和Freundlich）拟合其最大吸附量,最终对该吸附剂的回收、解吸附和再利用性能进行评价。研究结果表明：UiO-66-Cl对两种染料（Rh-B和CR）的吸附性能和对染料溶液pH的适应性均显著高于UiO-66、AC和蔗渣;其对Rh-B和CR的吸附过程符合Freundlich等温吸附模型,属于非均质多位点的多层吸附;在10~1000mg/L的初始染料浓度范围内,该吸附剂对Rh-B和CR的最大吸附容量分别为94.28mg/g和151.84mg/g;与HCl（0.1mol/L）、NaOH（0.1mol/L）和95%（体积分数）乙醇溶液相比,乙醇-HCl溶液（0.1mol/L HCl与95%乙醇溶液的体积比为0.5∶99.5）是UiO-66-Cl的良好再生溶剂体系,染料初始浓度为50mg/L时,再生UiO-66-Cl对Rh-B和CR的移除率均接近90%。由此可见,UiO-66-Cl可作为一种稳定、高效且易再生的吸附剂应用于去除染色纸废水中的Rh-B和CR。     

3,4-二羟基苯甲醛改性UiO-66-NH2及其对U(Ⅵ)的吸附性能研究

本文通过在120℃条件下在DMF中回流用ZrCl4和2-氨基对苯二甲酸合成了金属-有机骨架化合物UiO-66-NH2,再在氮气保护下在乙醇中回流用3,4-二羟基苯甲醛对UiO-66-NH2进行了功能化修饰,获得了UiO-66-OHBA。通过红外光谱、元素分析以及X射线粉末衍射实验证明了3,4-二羟基苯甲醛成功修饰了UiO-66-NH2,且修饰后获得的UiO-66-OHBA骨架结构并未发生改变。以UiO-66-NH2和UiO-66-OHBA为吸附剂吸附U(Ⅵ)并研究了pH、固液比、反应温度、离子强度、平衡时间等对吸附行为的影响,并对结果进行了分析。实验结果表明UiO-66-NH2和UiO-66-OHBA均对U(Ⅵ)表现出比较良好的吸附能力,并且经修饰后的吸附剂吸附性能得到了提升。pH值对吸附性能有较大影响,两者均在pH为4.5处吸附速率最大。温度对UiO-66-OHBA吸附性能的影响要小于UiO-66-NH2,它们的吸附模型与Freundlich等温吸附模型吻合良好。     

Mg掺杂UiO-66的制备及其塑料油品脱氯性能

采用溶剂热法制备了八面体形态的UiO-66并采用金属Mg掺杂对UiO-66进行改性。为考察最佳掺杂浓度，制备了Mg-UiO-66-n(n为镁锆摩尔比)吸附剂。利用X射线衍射仪（XRD）、红外光谱仪（FTIR）和扫描电子显微镜（SEM）等对吸附剂的形貌和表面性能进行了表征，并研究了Mg-UiO-66-0.07的吸附脱氯性能以及吸附机制。结果表明，Mg掺杂UiO-66吸附剂已被成功制备；Mg-UiO-66-0.07的吸附效果最佳，吸附时间为4 h，吸附温度为40℃，剂油比为1/40时的脱除率达95.03%，可再生循环使用5次。吸附过程是1个自发的化学吸附过程，符合拟二级动力学模型。     

BiOBr/UiO-66-（COOH）2复合材料制备及光催化性能研究

为提高传统光催化材料BiOBr和UiO-66-（COOH）₂的性能和对可见光的吸收强度,以及它们的光催化活性和光催化效率,通过简单的溶剂热法制备了一种新型复合光催化剂BiOBr/UiO-66-（COOH）₂。运用X射线衍射光谱（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、红外光谱（FT-IR）、光致发光（PL）光谱、N₂吸附-脱附、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）和电化学等手段对其进行表征,并对其光催化降解甲基橙的效率进行了研究。结果表明,相对于单一的BiOBr材料,与UiO-66-（COOH）₂复合之后的BiOBr/UiO-66-（COOH）₂催化剂保留了原有材料的结构,相应的比表面积增大,对可见光的吸收强度增强。将BiOBr/UiO-66-（COOH）₂用于光催化降解甲基橙,在氙灯照射120 min后,甲基橙的降解率达到70%,分别约为纯UiO-66-（COOH）₂和BiOBr的3.68倍和1.43倍,光催化活性显著提高,光催化降解过程符合一级反应动力学规律。     

光响应型金属有机骨架材料的合成及研究进展

光响应型金属有机骨架(PMOFs)材料是一类由光响应分子修饰的金属有机骨架(MOFs)材料.光响应分子的引入赋予了MOFs材料独特的光致异构性能,能够在紫外/可见光照下呈现不同的孔道结构与表面性质,材料既保留了MOFs材料优良的孔结构,又能够通过外界光照刺激有效调节材料的孔尺寸、偶极矩、折射率等物理和化学性质.本文综述了近年来偶氮苯、螺吡喃及二芳基乙烯等类型PMOFs材料的合成方法及其在吸附分离、离子通道、信息防伪和导电材料等领域的应用研究,讨论了材料光致异构的作用机理,并对PMOFs材料的合成方法与应用前景进行展望.     

TiO2-C复合材料的合成与光催化降解有机污染物的性能研究

以葡萄糖为碳源,分别制备了不同含碳量的Ti O2-C复合材料。利用X射线衍射、扫描电子显微镜、N2吸附-脱附等对材料的形貌进行了表征。并以水溶液中甲基橙为目标污染物,对复合材料的吸附性能、光催化性能进行了评估。研究表明,在紫外光照5.5h后,甲基橙的降解率可达83%,说明Ti O2-C是一种稳定、廉价、性能优异的复合材料,在光催化降解有机污染物方面有潜在的应用前景。     

多级孔硅铝酸盐的结构特性及其除湿性能

采用水热法制备出具有深度除湿功能（RH<20%）、高饱和吸附量和中低温快速脱附性能（<100℃）的除湿轮用多级孔硅铝酸盐吸附剂。采用N₂-吸附脱附、XRD、透射电镜、FT-IR和NMR等技术表征吸附剂的微观结构;采用动态水汽吸附分析仪（DVS）测试其吸附-脱附性能。结果发现,通过控制制备前体的微晶温度,可调控吸附剂在中低湿度工况下的除湿性能：微晶温度是通过影响吸附剂微观结构中有序介孔和类微孔结构的比例,来影响吸附剂的深度除湿功能;升高微晶温度会提高吸附剂中类微孔和骨架Al比例从而强化其深度除湿能力,但会显著降低介孔有序度及总孔容,削弱其饱和吸附量及脱附性能;过高的类微孔和骨架Al比例会提高吸附剂的脱附再生温度,增大除湿能耗。     

KOH活化多孔炭对甲基橙的吸附及其动力学研究

探究碱性改性的生物质炭对印染工业污水中甲基橙的吸附性能。结果表明：改性竹笋生物质炭具有大的比表积和丰富的孔结构，其对15 mL 30 mg·L^-1的甲基橙在210 min后达到平衡，最佳投加量和最大吸附量分别为7 mg·L^-1和64.1 mg·g^-1，吸附动力学更加符合准二级动力学模型。     

多级孔硅铝酸盐的结构特性及其除湿性能

采用水热法制备出具有深度除湿功能(RH20%)、高饱和吸附量和中低温快速脱附性能(100℃)的除湿轮用多级孔硅铝酸盐吸附剂。采用N2-吸附脱附、XRD、透射电镜、FT-IR和NMR等技术表征吸附剂的微观结构;采用动态水汽吸附分析仪(DVS)测试其吸附-脱附性能。结果发现,通过控制制备前体的微晶温度,可调控吸附剂在中低湿度工况下的除湿性能:微晶温度是通过影响吸附剂微观结构中有序介孔和类微孔结构的比例,来影响吸附剂的深度除湿功能;升高微晶温度会提高吸附剂中类微孔和骨架Al比例从而强化其深度除湿能力,但会显著降低介孔有序度及总孔容,削弱其饱和吸附量及脱附性能;过高的类微孔和骨架Al比例会提高吸附剂的脱附再生温度,增大除湿能耗。     

多壁碳纳米管嵌入13X/MgCl2复合吸附剂的性能实验

配制了将不同含量的多壁碳纳米管（MWCNT）加入复合吸附剂13X/MgCl₂中制成的新型复合吸附剂,并对其吸附、脱附和导热性能进行了测试。实验结果表明：新型复合吸附剂在闭式200℃脱附完成后,新型复合吸附剂的吸附残余量随着MWCNT含量的升高而减小,13X的吸附残余量是MWCNT含量最高的13X/MgCl₂/MWCNT（CNT-5）复合吸附剂的吸附残余量的2倍,虽然MWCNT的加入不会对13X/MgCl₂复合吸附剂在室温下的吸附性能有影响,CNT-5在开式、闭式的平衡吸附量可以达到0.52 g·g^-1和0.38 g·g^-1,分别是13X吸附量（0.24 g·g^-1）的2.2和1.6倍,但新型复合吸附剂可以脱附更多的水蒸气。新型复合吸附剂的热导率随着MWCNT含量的增大而升高,CNT-5的热导率可以达到0.265 W·m^-1·K^-1,是13X热导率的4.9倍。     

4-硝基咪唑辅助合成金属有机骨架MIL-101的脱色研究

金属有机骨架材料是近年来配位化学发展的一种新兴多孔功能材料,是化学、能源与材料等领域共同关注的研究热点,在吸附分离、催化等方面具有重要的工业应用前景。本文选用具有代表性的金属有机骨架MIL-101材料作为研究对象,采用4-硝基咪唑辅助合成MIL-101并将其作为吸附剂,通过控制振荡时间的变化,考察其对甲基橙的吸附脱色能力,从而选择最优吸附条件。     

机械化学法合成金属有机骨架材料HKUST-1及其吸附苯性能

金属有机骨架材料是一类新兴纳米多孔功能材料,研究出一种绿色环保的制备和活化金属有机骨架材料方法对于其工业应用具有重要的意义。应用机械化学法合成金属有机骨架材料(HKUST-1),并提出采用乙醇对所合成的材料进行活化和纯化,讨论不同溶剂(氯仿、乙醇)活化对合成的HKUST-1的孔隙结构和吸附性能的影响。研究结果表明:相对于传统水热法合成时间(24 h),无溶剂机械化学法反应时间缩短为30 min;活化溶剂对HKUST-1的比表面积和孔结构有较大的影响,乙醇比氯仿更容易置换出HKUST-1孔道中残留的前驱物,增大材料的比表面积,乙醇活化得到的HKUST-1比表面积高达1442.7 m²·g^-1。在298 K、8 kPa条件下,乙醇活化得到的HKUST-1对苯的吸附容量高达6.90 mmol·g^-1,比氯仿活化和水热法合成的HKUST-1对苯的吸附量高约25%,而且高于同等温度压力条件下活性炭、碳分子筛、沸石等常规吸附剂对苯的平衡吸附量。     

炭黑负载Co-吡啶化合物的合成及催化性能研究

采用配位聚合物法制备Co-吡啶催化剂,制成炭黑负载Co-吡啶光催化剂,考察金属配比、催化剂用量、降解时间、降解温度等对催化降解甲基橙效率的影响。结果表明,金属配比钴∶吡啶=1∶0.5,催化剂用量10 mg,紫外光照6 h时,降解率达82.87%;金属配比钴∶吡啶=1∶1,吸附剂用量20 mg,吸附时间90 min,吸附温度60℃时,吸附降解率达98.1%。     

炭黑负载Co-吡啶化合物的合成及催化性能研究

采用配位聚合物法制备Co-吡啶催化剂,制成炭黑负载Co-吡啶光催化剂,考察金属配比、催化剂用量、降解时间、降解温度等对催化降解甲基橙效率的影响。结果表明,金属配比钴∶吡啶=1∶0.5,催化剂用量10 mg,紫外光照6 h时,降解率达82.87%;金属配比钴∶吡啶=1∶1,吸附剂用量20 mg,吸附时间90 min,吸附温度60℃时,吸附降解率达98.1%。     

微波水热法制备稀土元素铒掺杂TiO_2光催化剂及光催化活性

采用微波水热法和溶胶-凝胶法制备稀土元素Er掺杂TiO_2光催化剂TiO_2-Er,以甲基橙溶液为模拟污染物,在微波辐射-紫外光照(MW-UV)和太阳光照条件下,考察TiO_2-Er光催化剂的光催化降解活性。分别用N_2吸附-脱附、ICP-AES和PL光谱分析对TiO_2-Er光催化剂进行结构测试和表征。结果表明,Er掺杂能显著提高TiO_2光催化剂光催化活性,微波水热法制备的TiO_2-Er光催化剂具有较高的光催化活性;微波水热法和溶胶-凝胶法制备的TiO_2-Er光催化剂微波辐射-紫外光照50 min,甲基橙降解率分别为100%和98.5%,太阳光照4 h,甲基橙降解率分别为99.0%和97.5%。微波水热法具有晶化时间短和元素掺杂均匀的优点,制备的TiO_2-Er光催化剂具有形貌均匀、孔径较大、孔分布均匀和比表面积较大等特点,且Er掺杂能抑制光生e~-/h~+复合,使光生e~-/h~+的分离效率得到提高,有利于光催化活性的提高。     

UiO-66的制备、功能化及膜分离研究进展

UiO-66是一种具有优异物理化学稳定性的金属有机骨架（MOFs）材料,近年来引起了研究者们的强烈关注。本文详细介绍了UiO-66的结构,重点探讨了溶剂热法过程中的一系列影响因素,包括使用不同的金属前体,改变合成温度、溶剂、各组分配比以及模板剂等,制备各种性能的UiO-66。针对溶剂热法合成效率较低的问题,介绍了微波合成法、微流控、连续流和无溶剂法等其它UiO-66的制备方法。为了扩大UiO-66的应用范围,对其有机配体进行功能化改性或与其他材料复合改性,具体介绍了改性后UiO-66在气体吸附、水处理、催化、电化学和化学传感等方面的应用。最后综述了利用UiO-66具有多孔特性构建分离膜方面的研究进展,具体阐述了纯UiO-66膜和UiO-66复合膜在气体分离和水处理方面的应用。