金属-有机骨架材料对废水中重金属离子吸附的研究进展

重金属离子具有富集性、不易降解等特性,会对环境和人体造成巨大的危害,所以设计和开发高效可重复利用的吸附剂成为经济社会发展的迫切要求.金属有机骨架材料(Metal Organic Frameworks,MOFs)因其巨大的比表面积和孔径,较高的孔隙率,良好的拓扑结构,功能的可控性等优点,在吸附领域受到人们的广泛关注.文中详细介绍了MOFs材料常见的分类,主要包括网状金属和有机骨架材料(IRMOFs)、类沸石咪唑骨架材料(ZIFs)、莱瓦西尔骨架材料(MILs)、孔、通道式骨架材料(PCNs)以及这四类材料的主要应用领域;列举了MOFs材料常见的合成方法并对其优缺点进行了分析,如水(溶剂)热合成法、微波合成法、超声合成法、电化学法和机械研磨法;着重综述了MOFs材料在重金属离子吸附方面的应用,通过改性、浸渍、复合以及碳化等方式有目的的功能化材料,使其在脱除废水中重金属离子时具有较大的吸附量和较高吸附效率;最后总结了MOFs材料存在的优势,并提出一些亟待解决的问题.     

Ca_3(BTC)_2金属-有机骨架材料的快速合成及其脱除重金属性能探究

以Ca(Ⅱ)为金属中心、均苯三甲酸为配体,采用超声扩散联用法快速合成了金属-有机骨架材料Ca_3(BTC)_2,并考察了不同超声时间与产物尺寸和形貌的关系.采用粉末X射线衍射(PXRD)对在不同实验条件下所获得的产物进行结构分析,结果表明所得产物即为目标产物.实验证明,该方法可用于快速制备MOFs材料.扫描电镜(SEM)发现,通过对超声时间的调控,可以制备具备不同尺寸和形貌(棒状和片状)的金属-有机骨架材料.同时还研究了形貌为棒状的材料对于污水中重金属(~(59)Co,~(60)Ni,~(63)Cu,~(75)As和~(208)Pb)的脱除效果,结果表明,实验所获得的Ca_3(BTC)_2对于污水和溶液中重金属的脱除具有脱除速度快、脱除效果好的特点.     

三价金属-有机框架材料的性能

以硝酸铝、对苯二甲酸和二甲基甲酰胺为原料进行溶剂热反应合成三价金属-有机框架材料.通过X射线衍射、扫描电镜、热重-差热分析、红外光谱和比表面分析来表征合成材料的性能.研究表明:随着反应温度的提高, 金属-有机框架材料的粒径增大.190℃反应合成的样品具有较大的粒径和比表面积, 高温反应合成材料的框架结构更稳定.     

金属-有机骨架[Cu(INA)2·H2O]n 纳米晶的超声制备及其催化性质研究

在 EtOH/DMF/H2O (2∶2∶ 1 ) 的混合溶剂中,以硝酸铜(Cu(NO3)2·3H2O)和异烟酸(HINA)为原料,超声制备了具有三维结构的金属-有机骨架(MOF)[Cu(INA)2· H2O]n 纳米晶,并利用粉末 X -射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)、透射电子显微镜(TEM)等分别对目标产物的结构和形貌进行了表征.研究结果表明,与传统的水热/溶剂热等制备方法相比较,超声制备方法具有合成时间短(5-60 min)、反应条件温和(常温常压)和反应产率高(50.9%-60.2%)等优点.相关催化动力学研究表明,所制备 MOF纳米晶在乙腈和水的混合溶剂中能够选择性催化氧化苯甲醇为苯甲醛,分别研究了不同的反应温度、催化剂量以及空气流量对催化反应的影响,并初步探讨了催化反应机理.     

基于碱金属的金属-有机框架(MOFs)研究进展

综述了近十几年来基于碱金属的金属-有机框架（metal-organic frameworks,MOFs）研究进展.由于碱金属MOFs在气体吸附相关方面拥有优异性能,近年来引起了研究者的广泛关注.主要介绍了碱金属MOFs的合成、结构、性质和潜在应用.其中,着重介绍了碱金属MOFs的结构以及在氢气（H₂）和二氧化碳（CO₂）等气体吸附储存方面的研究,简要介绍了碱金属MOFs在气体分离与荧光检测等方面的潜在应用,还阐述了掺杂碱金属后的MOFs对H₂吸附性能的影响.最后,对碱金属MOFs今后的发展进行了展望.

     

基于磺酸基团改性配体的新型金属有机骨架的合成及晶体结构

为解决金属有机-骨架(MOFs)电导率低的问题,研究利用溶剂热的方法使用磺酸基团改性配体(4,8-二磺酸基-2,6-二羧基萘,H4L)分别和Fe(NO3)3·9H2O、Ni(CH3COO)2·4H_2O、CoCl_2·6H_2O构筑了3个新型的金属-有机骨架:[Fe L0.5(NMP)2]n(BUT-203)、[Ni L0.5(DMA)2]n(BUT-204)和[Co L0.5(DMA)(dpe)]·H2O(BUT-205).并且对它们进行了单晶X射线衍射(SXRD)、红外(FT-IR)、热重分析(TGA)、元素(EA)以及交流阻抗分析表征.单晶X射线衍射分析显示,BUT-203和BUT-204具有相同的一维链状结构,BUT-205是具有gwg拓扑的三维骨架材料.交流阻抗研究发现,三维结构的BUT-205电导率可达5.66×10-4S/cm,明显高于一维结构的BUT-203和BUT-204的质子电导率,说明在配体相同的情况下,三维结构可提高MOFs的质子电导率.     

金属有机骨架材料的合成、改性技术及其吸附分离CO_2的应用

金属有机骨架(MOFs)材料具有比表面积和孔隙率高、结构易功能化和微孔尺寸可调等特点,在CO_2吸附分离领域得到了广泛应用。详细介绍了溶剂法、微波合成法等几种典型的MOFs合成方法,综述了单组分、多组分、高CO_2压力、低CO_2压力下MOFs材料对CO_2的吸附分离情况。介绍了负载碳纳米材料、疏水性基团改性、氨基官能团改性等MOFs改性材料在气体吸附领域应用的最新进展。最后,指出了选择合适高效的制备方法合成MOFs,选择物理性质与化学性质较优的官能基团对MOFs材料改性,以提高其水热稳定性是其在CO_2吸附分离领域应用的发展趋势。     

客体分子对金属有机骨架材料储氢性能的影响

以Zn(NO3)2· 6H2O和1,4-对苯二甲酸作反应物质,N,N-二甲基甲酰胺作反应溶剂,三乙胺为去离子剂合成了一种金属有机骨架材料(MOF-5).详细考察了合成条件,并对样品进行了XRD、IR、SEM和TG-DTA表征.合成样品中含有大量的溶剂分子,采用热处理和溶剂萃取两种方法去除溶剂分子,并对处理后的样品进行了低温储氢性能测试.结果表明,样品中的客体分子是影响样品储氢性能的一个重要影响因素,客体被完全转移的样品较未进行客体转移的样品表现出更好的储氢性能.     

过渡金属磷酸盐开放骨架结构材料的合成及性质

对近年来合成的过渡金属磷酸盐开放骨架结构材料的合成及性质进行了综述。这类材料包括磷酸钼、磷酸钒、磷酸铁、磷酸钴、磷酸镍、磷酸锰、磷酸铜、磷酸锌、磷酸钛、磷酸锆和磷酸钪。以HF为矿化剂的水热合成法不仅可以制备新型过渡金属磷酸盐开放材料,而且有利于形成较大孔道。此类材料具有磁性。VSB-n系列磷酸镍无机微孔材料是一类新颖化合物。对具有24员环超大微孔和高热稳定性的VSB-1和VSB-5的合成及性质进行了重点阐述。     

基于多金属氧酸盐的无机-有机杂化材料的研究进展

无机-有机杂化材料以其优异的性能越来越受到人们的关注.它综合了无机材料和有机材料的优良特性,既保留原有组分的优点,克服缺点,又显示出一些新的性能.本文综述了无机-有机杂化材料的制备方法以及在力学、光学、电学及催化等领域的应用,并对今后的研究发展方向进行了展望.     

金属有机骨架NH2-MIL-101(Fe)对酸性橙吸附性能的研究

采用水热法合成金属有机骨架材料NH2-MIL-101(Fe),以酸性橙为对象.通过XRD、SEM验证其结构特点,同时考察溶液pH值、温度、接触时间及初始浓度对NH2-MIL-101(Fe)吸附酸性橙的影响.结果表明,溶液pH对吸附有较大的影响,pH=6时,吸附效果最佳.吸附过程符合准二级动力学模型且吸附速率较快(t1/...     

金属有机骨架材料MOF5的制备及其吸附性能研究

采用溶剂热合成方法,分别在90℃,110℃,130℃的反应温度条件下,制备了金属有机骨架材料MOF-5.对所得产物样品进行了XRD,SEM,BET测试表征.结果表明,所制备样品为纯相MOF-5材料.以亚甲基蓝(MB)模拟染料废水,对所制备的MOF-5材料的吸附性能进行了评价.实验结果表明,吸附平衡数据符合Langmuir等温模型,吸附的动力学过程符合准二级动力学方程.     

金属有机骨架材料MIL-53(Al)对污水中Ni~(2+)的吸附研究

采用溶剂热法合成了金属有机骨架材料MIL-53(Al)用于对污水中Ni~(2+)的处理研究,并与Al_2O_3对污水中Ni~(2+)的去除效果进行了比较。样品通过热重-差热(TG)、红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、N2物理吸附-脱附等方法进行表征。采用光度吸收法分析污水中Ni~(2+)在处理前和处理后的浓度差别,结果显示,MIL-53(Al)对Ni~(2+)的去除率达到92%,Al_2O_3对Ni~(2+)的去除率达到82%,MIL-53(Al)对污水中Ni~(2+)的去除能力明显优于多孔材料Al_2O_3。     

金属有机骨架化合物Co_1Cu_2(BHTC)_2的合成及生长机理探索

采用水热合成法,以3,4’,5-联苯三羧酸(H3BHTC)为有机配体合成金属有机骨架化合物Co1Cu2(BHTC)2,通过X-射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、投射电子显微镜(TEM)、热重分析(TGA)、傅里叶红外光谱分析(FT-IR)等测试手段对晶体进行表征,考察温度、晶化时间对Co1Cu2(BHTC)2晶体生长的影响,采用SEM技术初步探索了Co1Cu2(BHTC)2晶体的生长机理。实验结果表明,随着时间的延长,晶体的形貌也随之发生变化,六边形次级结构单元(SBU)通过共享棱的方式具体组装形成更大的六角片状晶体。     

磁性金属有机骨架材料FeMPC的制备及其吸附性能研究

首先采用水热合成法制备金属有机骨架材料MIL-101(Fe),然后通过煅烧MIL-101(Fe)制备磁性金属有机骨架材料FeMPC,并用于吸附染料废水中的亚甲基蓝。使用扫描电镜、透射电镜、红外光谱等对制备的材料进行表征,考察FeMPC用量、振荡时间、pH等因素对吸附性能的影响。实验结果表明：当FeMPC用量为25 mg、振荡时间为70 min、溶液pH为8时,FeMPC对亚甲基蓝的吸附效果较好,吸附量为15.24 mg/g,吸附率为84.69%,材料重复使用次数不超过5次时能保持一定的吸附效果;FeMPC对亚甲基蓝的等温吸附符合Langmuir模型,吸附过程符合准二级动力学模型,属于化学吸附。     

铝基金属-有机框架材料的水吸附性能与大气集水应用

为了从大气中高效收集水蒸气,采用简单绿色的水热法制备具有高稳定性的铝基金属-有机框架材料（MOF）ZJU-210. 采用粉末X射线衍射技术进行晶体结构分析,利用同步热分析仪测试样品的稳定性和吸附-脱附动力学,利用气体与蒸汽吸附仪分析样品的孔结构和水吸附性能. 分析结果显示,ZJU-210延c轴形成一维方孔道,孔道直径约为0.58 nm. ZJU-210的孔道内拥有丰富的氮位点和氧位点,增强了材料孔道的亲水性,使ZJU-210在20%相对湿度下（25 ℃）水质量分数高达40%,能够在极短的时间内完成吸附-脱附循环. ZJU-210具有良好的稳定性,经历1 000次水吸附-脱附循环后能够保持初始的吸水性能. 室外实验证明ZJU-210能通过太阳光完成快速脱附. 与传统干燥剂（如硅胶、沸石和吸湿盐）相比,ZJU-210具有许多优点,有望成为新一代大气集水材料.     

溶胶凝胶法SiO_2-Eu(Ⅲ)配合物杂化材料的制备及其发光性能

以N,N-二-二苯氧膦-4-溴甲基-苯胺(DPBB)与3-氨丙基三乙氧基硅烷反应得到一种含P=O的有机硅烷前驱体Si-DPBB,并与Eu(DBM)3.2H2O及四乙氧基硅烷通过溶胶-凝胶法反应得到一种新的无定形无机-Eu(Ⅲ)配合物杂化材料SiO2-DPBB-Eu。红外、紫外-可见漫反射及荧光光谱表明,在杂化材料SiO2-DPBB-Eu中,稀土离子Eu3+与Si-DPBB中的P=O发生配位,并分布在SiO2网络中。该杂化材料显出良好的由配体到Eu3+能量转移的线状5D0-7FJ(J=0,1,2,3与4)红光发射。     

3-甲基-1-(2-(1-哌啶基)苯基)丁基胺的合成

以3-甲基-1(2-哌啶基苯基)丁基酮为原料,采用Leuckart反应合成3-甲基-1.(2-(1-哌啶基)苯基) 丁基胺,最终化合物经核磁共振氢谱及碳谱得到确证.     

2-(甲基-2-吡啶氨基)乙醇的合成

2-（甲基-2-吡啶氨基）乙醇为合成罗格列酮的关键中间体，为了进一步提高其收率及简化反应操作，适当地提高反应温度及改变反应的后处理步骤，可缩短反应时间至7～8h，简化操作步序，显著提高反应收率至95％左右．     

水稳定功能化Cu-BTC基混合基质膜的制备及其CO2分离应用

为提高混合基质膜(mixed-matrix membranes,MMMs)对真实烟道气和含水天然气的分离性能,通过柠檬酸(citric acid,CA)功能化制备了具有高水稳定性的CA-Cu-BTC填料,并将其与Pebax 1657聚合物共混制备了系列不同掺杂量的MMMs,考察了25℃饱和水蒸气下所制备CA-Cu-BTC/Pebax膜的CO₂/N₂分离性能。结果表明：与纯Pebax膜相比,制备的MMMs具有更好的CO₂渗透性和CO₂/N₂选择性,在CO₂渗透通量为837.2 GPU(1 GPU=3.35×10^-4μmol/(m²·s·MPa))时,CO₂/N₂选择性为49.1。此外,CA功能化改性赋予填料的高水稳定性,使得本文制备的MMMs具备了应用于实际工业气体分离的潜力。