纳米磁性UiO-66复合材料的合成及其对锶选择吸附性能的研究

发布时间：2024-05-18 12:45

　　背景90Sr是核材料235U和239Pu的裂变产物,是核监测中重要的信号核素。环境中的90Sr摄入人体后,因其化学性质与钙相似,易沉积于骨骼和造血系统中,对人体造成辐射损伤,被认为是评价健康效应的主要放射性核素之一。9%Sr是β放射性核素,对环境和生物样品中90Sr的监测或去污,主要通过放射化学分离实现,传统的锶分离方法主要有共沉淀法、液液萃取法、萃取色层法等,过程较冗长,操作较复杂,因此研究高效、快速的锶分离新方法对于90Sr的监测和去污有重要研究意义。近年来随着化学领域新材料新技术的快速发展,为放射性核素分离新材料的研究发展创造了广阔的前景。金属有机框架配合物(MOF)是近几十年来在配位化学研究领域中发展较快的一种新型多孔材料,具有比表面积大,分子可设计性强、结构易修饰等特点,可作为优良的吸附材料。目前,由于MOF材料在放射性核素分离方面的研究较少,因此将MOF材料与磁性纳米颗粒结合,开发对锶能够高效、快速分离的新材料有可能取得突破。目的研究制备对90Sr具有特异选择性、高效、快速、简便的磁性功能化MOF材料,研究影响其分离性能的各种因素和吸附机制,为放射性核素分离领域中磁性吸附剂...

【文章页数】：110 页

【学位级别】：博士

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英文缩略词表
摘要
Abstract
第一章 引言
    1.1 研究背景和意义
    1.2 环境中的⁹⁰Sr及其生物毒性
    1.3 ⁹⁰Sr分离方法的研究
        1.3.1 选择性沉淀/共沉淀
        1.3.2 液-液萃取法
        1.3.3 萃取色层法
        1.3.4 固相萃取法
        1.3.5 磁性辅助化学分离方法
    1.4 金属有机框架配合物(MOF)
        1.4.1 金属有机框架配合物结构特点
        1.4.2 金属有机框架配合物的结构修饰
        1.4.3 金属有机框架配合物应用于废水处理的研究进展
    1.5 磁性复合MOF材料(MMOF)
        1.5.1 磁性复合MOF材料的合成
        1.5.2 磁性复合MOF材料应用的研究进展
    1.6 研究目的和内容
        1.6.1 研究目的
        1.6.2 研究内容
第二章 冠醚化学修饰的纳米磁性UiO-66-NH₂的合成及表征
    2.1 实验部分
        2.1.1 实验材料与设备
        2.1.2 AM-UiO的制备
        2.1.3 AM-UiO的表征
    2.2 结果与讨论
        2.2.1 Fe₃O₄纳米磁性颗粒制备及其表面修饰机理
        2.2.2 M-UiO的合成机理及Fe₃O₄颗粒表面修饰的影响
        2.2.3 AM-UiO的制备机理
        2.2.4 AM-UiO的晶体结构分析
        2.2.5 AM-UiO的形态和粒度表征
        2.2.6 AM-UiO的红外光谱分析
        2.2.7 AM-UiO的表面组成分析
        2.2.8 AM-UiO的微孔分析
        2.2.9 AM-UiO的元素分析
        2.2.10 AM-UiO的磁性能表征
    2.3 小结
第三章 冠醚化学修饰的纳米磁性UiO-66-NH₂对锶吸附性能研究
    3.1 实验部分
        3.1.1 实验试剂与仪器
        3.1.2 溶液的配制与分析
        3.1.3 吸附实验
    3.2 结果与讨论
        3.2.1 AM-UiO合成条件的优化
        3.2.2 AM-UiO分离Sr²⁺的影响因素研究
        3.2.3 M-UiO与AM-UiO吸附锶的比较
        3.2.4 AM-UiO的稳定性
        3.2.5 AM-UiO的吸附等温线探究
        3.2.6 AM-UiO的吸附动力学探究
    3.3 小结
第四章 冠醚物理包覆的纳米磁性UiO-66-NH₂的合成及表征
    4.1 实验部分
        4.1.1 实验材料与设备
        4.1.2 DM-UiO的制备
        4.1.3 DM-UiO的表征
    4.2 结果与讨论
        4.2.1 DM-UiO的影响
        4.2.2 DM-UiO的晶体结构分析
        4.2.3 DM-UiO的形态和粒度表征
        4.2.4 DM-UiO的微孔分析
        4.2.5 DM-UiO的红外光谱分析
        4.2.6 DM-UiO的表面组成分析
        4.2.7 DM-UiO的磁性能表征
    4.3 小结
第五章 冠醚物理包覆的纳米磁性UiO-66-NH₂对锶吸附性能研究
    5.1 实验部分
        5.1.1 实验试剂与仪器
        5.1.2 溶液的配制与分析
        5.1.3 吸附实验
    5.2 结果与讨论
        5.2.1 DM-UiO分离Sr²⁺的影响因素研究
        5.2.2 盐析效应对DM-UiO吸附锶性能的影响
        5.2.3 DM-UiO对不同金属离子的选择性
        5.2.4 DM-UiO的解吸研究
        5.2.5 AM-UiO与DM-UiO吸附锶的比较
        5.2.6 DM-UiO与AM-UiO的稳定性比较
        5.2.7 DM-UiO的吸附等温线探究
        5.2.8 DM-UiO的热力学探究
        5.2.9 DM-UiO的吸附动力学探究
    5.3 小结
第六章 结论和展望
    6.1 结论
    6.2 创新点
    6.3 建议与展望
参考文献
致谢
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