UiO-66-NH 2 基金属有机骨架复合材料的制备及吸附性能研究
发布时间：2023-05-12 23:14
金属有机骨架(MOFs)因高的比表面积,可调节的结构和孔道、优异的稳定性等独特的属性,逐渐在催化、气体存储、分离、传感等领域显现出巨大的潜力。此外,近年来已有许多关于MOFs作为吸附剂回收各种介质中的金属离子的研究报道。但是,因其缺乏选择性、回收困难、吸附量低等缺点,金属有机骨架材料的实际应用受到限制。因此,为了解决这些问题,本文选择水稳定性好的金属有机骨架材料UiO-66-NH2作为基体材料,通过设计合成一系列复合材料,并将其应用于水中稀土、稀散元素的吸附分离。具体研究内容如下:1、本章选取活性位点丰富的ZIF-8和水稳定性良好的UiO-66-NH2(U6N)作为基体材料,以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为表面活性剂,合成一系列金属有机骨架复合材料。实验探究合成条件(PVP、甲醇用量)对于复合材料形貌以及对稀土吸附性能的影响。研究发现,当PVP加入量为20 mg,甲醇加入量为29 mL,合成的金属有机骨架复合材料(U6N@ZIF-8-20)展现出独特的3D木耳状核壳结构,并且对稀土元素具有卓越的吸附能力和吸附速率,优于大多数现已报道材料的吸附性能。U6N@ZIF-8-20 对稀土元素 Nd...
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 引言
1.1 研究背景
1.2 稀土元素和稀散元素镓的提取方法
1.2.1 稀土元素提取方法
1.2.2 稀散元素镓提取方法
1.3 金属有机骨架材料及分类
1.3.1 MIL系列
1.3.2 ZIF系列
1.3.3 IRMOFs系列
1.3.4 PCNs系列
1.3.5 UiO系列
1.4 金属有机骨架材料及其复合材料在液相的吸附分离
1.4.1 金属有机骨架材料在液相的吸附分离
1.4.2 功能化金属有机骨架材料在液相的吸附分离
1.4.3 金属有机骨架复合材料在液相的吸附分离
1.5 金属有机骨架复合膜在液相的吸附分离
1.6 本论文主要研究内容
第2章 3D木耳状核壳结构的U6N@ZIF-8-20合成以及对稀土元素的吸附研究
2.1 实验方法和仪器试剂
2.1.1 主要仪器及用途
2.1.2 主要试剂
2.2 金属有机骨架复合材料的制备
2.2.1 UiO-66-NH2的制备
2.2.2 3D木耳状核壳结构U6N@ZIF-8的制备
2.2.3 ZIF-8/U6N的制备
2.3 实验操作方法
2.3.1 金属元素溶液的配制
2.3.2 浓度测定方法
2.4 吸附剂表征
2.4.1 SEM和TEM分析
2.4.2 FT-IR分析
2.4.3 XRD分析
2.4.4 XPS分析
2.4.5 金属有机复合材料U6N@ZIF-8-20和ZIF-8/U6N稳定性分析
2.4.6 N2吸附分析
2.5 酸度对稀土元素的吸附性能的影响
2.5.1 酸度实验
2.5.2 实验结果
2.6 金属有机骨架复合材料对Nd(Ⅲ)、Er(Ⅲ)、Gd(Ⅲ)和Er(Ⅲ)的吸附等温线
2.7 金属有机骨架复合材料对Nd(Ⅲ)、Er(Ⅲ)、Gd(Ⅲ)和Er(Ⅲ)的吸附热力学参数
2.8 金属有机骨架复合材料对稀土元素的吸附动力学
2.9 金属有机骨架复合材料对稀土元素的吸附机理
2.10 吸附剂U6N@ZIF-8-20对稀土元素的吸附选择性能
2.11 吸附剂U6N@ZIF-8-20循环-洗脱性能
2.12 本章小结
第3章 功能化UiO-66-NH2复合膜的制备及对镓吸附的研究
3.1 金属有机骨架复合膜的制备
3.1.1 UiO-66-NH2的制备
3.1.2 THB功能化U6N材料的制备
3.1.3 功能化UiO-66-NH2复合膜的制备
3.2 THB功能化U6N材料的表征及吸附性能
3.2.0 FT-IR分秒析
3.2.1 XRD分秒析
3.2.2 表面官能团滴定
3.2.3 酸度对THB功能化U6N吸附Ga(Ⅲ)性能的影响
3.2.4 THB功能化U6N对Ga(Ⅲ)的吸附等温实验
3.2.5 THB功能化U6N的震荡时间对Ga(Ⅲ)吸附的影响
3.3 功能化UiO-66-NH2复合膜的表征
3.3.1 SEM分析
3.3.2 FT-IR分析
3.3.3 XRD分秒析
3.4 功能化UiO-66-NH2复合膜的稳定性研究
3.4.1 热稳定分析
3.4.2 水稳定性分析
3.5 酸度对TPU/0.1THB/U6N-1.5吸附Ga(Ⅲ)性能的影响
3.6 TPU/0.1THB/U6N-1.5复合膜对Ga(Ⅲ)的吸附等温实验、动力学和热力学性质
3.6.1 TPU/0.1THB/U6N-1.5复合膜对Ga(Ⅲ)的吸附等温线
3.6.2 吸附动力学和热力学
3.7 TPU/0.1THB/U6N-1.5复合膜动态膜过滤实验
3.7.1 膜厚度对TPU/0.1THB/U6N-1.5复合膜水通量和吸附性能的影响
3.7.2 0.1THB/U6N含量对功能化UiO-66-NH2复合膜水通量和吸附性能的影响
3.7.3 进水压力对功能化UiO-66-NH2复合膜水通量和吸附性能的影响
3.7.4 金属离子浓度对功能化UiO-66-NH2复合膜水通量和吸附性能的影响
3.7.5 温度对功能化UiO-66-NH2复合膜水通量和吸附性能的影响
3.7.6 时间对功能化UiO-66-NH2复合膜水通量和吸附性能的影响
3.8 功能化UiO-66-NH2复合膜对Ga(Ⅲ)的吸附机理
3.8.1 FT-IR分析
3.8.2 XRD分秒析
3.8.3 XPS分析
3.9 功能化UiO-66-NH2复合膜对Ga(Ⅲ)的吸附选择性
3.10 功能化UiO-66-NH2复合膜的洗脱-循环性能
3.14 本章小结
第4章 总结与展望
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文及参加科研情况
本文编号：3814824
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【学位级别】：硕士
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摘要
Abstract
第1章 引言
1.1 研究背景
1.2 稀土元素和稀散元素镓的提取方法
1.2.1 稀土元素提取方法
1.2.2 稀散元素镓提取方法
1.3 金属有机骨架材料及分类
1.3.1 MIL系列
1.3.2 ZIF系列
1.3.3 IRMOFs系列
1.3.4 PCNs系列
1.3.5 UiO系列
1.4 金属有机骨架材料及其复合材料在液相的吸附分离
1.4.1 金属有机骨架材料在液相的吸附分离
1.4.2 功能化金属有机骨架材料在液相的吸附分离
1.4.3 金属有机骨架复合材料在液相的吸附分离
1.5 金属有机骨架复合膜在液相的吸附分离
1.6 本论文主要研究内容
第2章 3D木耳状核壳结构的U6N@ZIF-8-20合成以及对稀土元素的吸附研究
2.1 实验方法和仪器试剂
2.1.1 主要仪器及用途
2.1.2 主要试剂
2.2 金属有机骨架复合材料的制备
2.2.1 UiO-66-NH2的制备
2.2.2 3D木耳状核壳结构U6N@ZIF-8的制备
2.2.3 ZIF-8/U6N的制备
2.3 实验操作方法
2.3.1 金属元素溶液的配制
2.3.2 浓度测定方法
2.4 吸附剂表征
2.4.1 SEM和TEM分析
2.4.2 FT-IR分析
2.4.3 XRD分析
2.4.4 XPS分析
2.4.5 金属有机复合材料U6N@ZIF-8-20和ZIF-8/U6N稳定性分析
2.4.6 N2吸附分析
2.5 酸度对稀土元素的吸附性能的影响
2.5.1 酸度实验
2.5.2 实验结果
2.6 金属有机骨架复合材料对Nd(Ⅲ)、Er(Ⅲ)、Gd(Ⅲ)和Er(Ⅲ)的吸附等温线
2.7 金属有机骨架复合材料对Nd(Ⅲ)、Er(Ⅲ)、Gd(Ⅲ)和Er(Ⅲ)的吸附热力学参数
2.8 金属有机骨架复合材料对稀土元素的吸附动力学
2.9 金属有机骨架复合材料对稀土元素的吸附机理
2.10 吸附剂U6N@ZIF-8-20对稀土元素的吸附选择性能
2.11 吸附剂U6N@ZIF-8-20循环-洗脱性能
2.12 本章小结
第3章 功能化UiO-66-NH2复合膜的制备及对镓吸附的研究
3.1 金属有机骨架复合膜的制备
3.1.1 UiO-66-NH2的制备
3.1.2 THB功能化U6N材料的制备
3.1.3 功能化UiO-66-NH2复合膜的制备
3.2 THB功能化U6N材料的表征及吸附性能
3.2.0 FT-IR分秒析
3.2.1 XRD分秒析
3.2.2 表面官能团滴定
3.2.3 酸度对THB功能化U6N吸附Ga(Ⅲ)性能的影响
3.2.4 THB功能化U6N对Ga(Ⅲ)的吸附等温实验
3.2.5 THB功能化U6N的震荡时间对Ga(Ⅲ)吸附的影响
3.3 功能化UiO-66-NH2复合膜的表征
3.3.1 SEM分析
3.3.2 FT-IR分析
3.3.3 XRD分秒析
3.4 功能化UiO-66-NH2复合膜的稳定性研究
3.4.1 热稳定分析
3.4.2 水稳定性分析
3.5 酸度对TPU/0.1THB/U6N-1.5吸附Ga(Ⅲ)性能的影响
3.6 TPU/0.1THB/U6N-1.5复合膜对Ga(Ⅲ)的吸附等温实验、动力学和热力学性质
3.6.1 TPU/0.1THB/U6N-1.5复合膜对Ga(Ⅲ)的吸附等温线
3.6.2 吸附动力学和热力学
3.7 TPU/0.1THB/U6N-1.5复合膜动态膜过滤实验
3.7.1 膜厚度对TPU/0.1THB/U6N-1.5复合膜水通量和吸附性能的影响
3.7.2 0.1THB/U6N含量对功能化UiO-66-NH2复合膜水通量和吸附性能的影响
3.7.3 进水压力对功能化UiO-66-NH2复合膜水通量和吸附性能的影响
3.7.4 金属离子浓度对功能化UiO-66-NH2复合膜水通量和吸附性能的影响
3.7.5 温度对功能化UiO-66-NH2复合膜水通量和吸附性能的影响
3.7.6 时间对功能化UiO-66-NH2复合膜水通量和吸附性能的影响
3.8 功能化UiO-66-NH2复合膜对Ga(Ⅲ)的吸附机理
3.8.1 FT-IR分析
3.8.2 XRD分秒析
3.8.3 XPS分析
3.9 功能化UiO-66-NH2复合膜对Ga(Ⅲ)的吸附选择性
3.10 功能化UiO-66-NH2复合膜的洗脱-循环性能
3.14 本章小结
第4章 总结与展望
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文及参加科研情况
本文编号：3814824
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