新型核—壳—壳结构金属—有机骨架复合材料的制备及其应用

发布时间：2017-07-20 15:22

  本文关键词：新型核—壳—壳结构金属—有机骨架复合材料的制备及其应用

  更多相关文章： 金属-有机骨架 核-壳-壳结构 复合材料 邻苯二甲酸酯 气相色谱

【摘要】：金属-有机骨架(Metal-Organic Frameworks,简称MOFs)是一类新型的多孔材料,由金属和有机配体自组装形成。由于其具有新颖的拓扑结构,以及在气体吸附与分离、活性催化、光电材料和磁性等方面具有潜在的应用价值,正迅速发展成为能源、材料和生命科学交叉领域中的研究热点。到目前为止,对MOFs材料的应用开发还是远远不够的。为了延伸这种材料的应用范围,基于MOFs的复合材料以及以MOFs为基础的衍生物被制备出来。本论文旨在初步探究MOFs的复合材料作为吸附剂在有机污染物的去除和固相微萃取中的应用潜力。主要研究内容如下:第一章:介绍了MOFs及其复合材料的性质、合成方法和研究现状;简述了塑化剂的性质、迁移及危害,以及目前塑化剂的检测手段和前处理方法。第二章:采用水热合成法和常温合成法制备了MOF-5和MOF-199样品。并通过粉末X-射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)验证了两种方法的可行性。通过热重分析(TGA)和光学显微镜(OM)比较了两种方法合成的MOFs样品在热稳定性、晶体粒径大小和晶粒完整度方面的差异。而且通过N2吸附实验考察了两种方法合成的MOFs样品在孔径和比表面积方面的区别。结果表明,两种合成法均可成功制备出MOF-5和MOF-199材料。水热法合成的MOFs样品热稳定性和晶粒完整程度都优于常温合成的样品,且晶体粒径较大;此外,水热法合成的MOFs样品的孔径小于常温合成的样品,但比表面积大于常温合成的样品。总之,水热法合成的MOFs材料在性质上优于常温法合成的材料,但是水热法对于实验设备和反应条件要求上都较高。第三章:采用层层组装法成功合成了新型核-壳-壳结构MOFs复合材料SiO_2@MOF-199@ZIF-8,并通过XRD、TGA、FT-IR、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)表征了材料的组成、热稳定性和形貌。合成过程考察了反应物浓度、反应时间和反应温度等反应条件。最后通过亚甲基蓝吸附实验来验证复合材料对于有机污染物的吸附能力。结果表明,该复合材料对于有机污染物有较好的吸附效果,推测其吸附机理为以下几点:(1)吸附是通过MOFs材料具有不饱和的金属配位点,(2)吸附过程是通过酸碱交互作用,(3)吸附过程是通过π-π键合作用,(4)吸附过程是通过氢键作用,(5)吸附过程是通过静电相互作用,(6)吸附过程是通过MOFs材料特有的呼吸作用等。第四章:用已制备的MOFs复合材料做萃取剂,用于萃取富集绿茶中6种邻苯二甲酸酯类塑化剂,并结合气相色谱(GC-FID)法进行定量分析。为获取高的萃取率,优化了溶液pH、洗脱剂种类、微球用量和萃取时间等主要萃取条件。在最优萃取条件下,方法的检出限(S/N=3)和定量限(S/N=10)分别为2.1-7.4μg L-1和8.2-23.2μg L-1。将该方法用于绿茶的分析,加标回收率为72.9%~89.2%,相对标准偏差为1.9%~5.1%。该方法可用于食品样品中痕量PAEs的快速、有效监测。
【关键词】：金属-有机骨架 核-壳-壳结构 复合材料 邻苯二甲酸酯 气相色谱
【学位授予单位】：河北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O627;TB33
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-24
• 1.1 金属-有机骨架材料（MOFs）简介12-17
• 1.1.1 金属-有机骨架定义12
• 1.1.2 金属-有机骨架材料的特点12-14
• 1.1.3 金属-有机骨架材料的合成方法14-15
• 1.1.4 金属-有机骨架材料的研究进展和应用前景15-17
• 1.2 金属有机骨架复合材料简介17-20
• 1.2.1 金属有机骨架复合材料概述17
• 1.2.2 金属有机骨架复合材料分类17-20
• 1.3 塑料包装食品中塑化剂的危害及检测方法20-22
• 1.3.1 塑化剂简介20-22
• 1.3.2 塑料包装食品中塑化剂迁移问题22
• 1.3.3 塑料包装食品中塑化剂的检测方法研究进展22
• 1.4 本课题的选题意义及内容22-24
• 第2章 不同方法合成的MOFs材料的性能比较研究24-32
• 2.1 前言24-25
• 2.2 实验部分25-26
• 2.2.1 试剂25
• 2.2.2 仪器25
• 2.2.3 MOF-199和MOF-5的制备25-26
• 2.3 结果与讨论26-31
• 2.3.1 两种方法制备的MOFs样品的XRD表征26-27
• 2.3.2 两种方法制备的MOFs样品的FT-IR表征27-28
• 2.3.3 两种方法制备的MOFs样品的热重表征28-29
• 2.3.4 两种方法制备的MOFs样品的显微形貌表征29-30
• 2.3.5 两种方法制备的MOFs样品的N2吸附性质的表征30-31
• 2.4 本章小结31-32
• 第3章 新型核-壳-壳结构MOFs复合材料的设计、合成及其性质研究32-41
• 3.1 前言32-33
• 3.2 实验部分33-36
• 3.2.1 试剂33
• 3.2.2 仪器33-34
• 3.2.3 MOFs复合材料的制备34-35
• 3.2.4 亚甲基蓝吸附实验35-36
• 3.3 结果与讨论36-40
• 3.3.1 合成条件优化36
• 3.3.2 粉末X射线衍射36-37
• 3.3.3 红外表征37-38
• 3.3.4 热重分析38
• 3.3.5 形貌表征38-39
• 3.3.6 亚甲基蓝吸附39-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第4 章核-壳-壳结构SiO_2@MOF-199@ZIF-8复合材料用于固相微萃取饮料中的塑化剂研究41-49
• 4.1 前言41-42
• 4.2 实验部分42-43
• 4.2.1 试剂42
• 4.2.2 仪器42-43
• 4.2.3 标准溶液配制43
• 4.2.4 色谱条件43
• 4.2.5 样品预处理和固相微萃取过程43
• 4.3 结果与讨论43-47
• 4.3.1 萃取条件的优化43-46
• 4.3.2 方法线性范围、检出限及富集倍数46
• 4.3.3 实际样品测定46-47
• 4.4 本章小结47-49
• 参考文献49-58
• 致谢58-59
• 攻读学位期间取得的科研成果59

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 苗振海，，梁小雪;金属薄壁短壳结构在大跨度工业厂房中的应用[J];河北煤炭;1996年01期

2 李志秋;;液化天然气储罐外壳结构模态分析[J];低温建筑技术;2011年08期

3 官有义;提升机筒壳结构的改造[J];矿山机械;1996年06期

4 王孝杰;李效东;刘东华;刘克良;;一种核—壳结构的枝化聚乙二醇大分子的合成[J];国防科技大学学报;2006年03期

5 洪志泉,张国安;复合材料板壳结构的杂交/混合有限元分析[J];复合材料学报;1990年03期

6 陈孜远,林润雄,王基伟;核/壳结构ACR合成与结构表征研究 Ⅰ合成工艺研究[J];弹性体;2001年06期

7 蒋锡华;郑明波;陈惠钦;潘力佳;陶杰;曹洁明;;PAM溶液中合成核/壳结构花生状碳酸钙粒子[J];无机材料学报;2008年06期

8 张晓松;李岚;黄青松;张高峰;徐建萍;宣荣卫;魏凤巍;;核/壳结构ZnS:Mn/ZnS量子点光发射增强研究[J];光电子.激光;2011年01期

9 林润雄,王基伟;功能性核/壳结构ACR的分子设计[J];化工科技;2000年06期

10 匡汉茂,邓兆祥,李春辉,孙晓明,庄京,李亚栋;CdS/SiO_2纳米棒核/壳结构的制备和发光性能[J];物理化学学报;2002年05期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 肖炽;钱强;韩立亚;;折壳结构可行性研究[A];第七届空间结构学术会议论文集[C];1994年

2 欧阳潞;徐国彬;;薄壁钢拱壳结构的剪滞效应分析[A];第八届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅲ卷）[C];1999年

3 朱正洋;;近地空中爆炸冲击波与柱形拱壳结构相互作用研究[A];第三届全国建筑结构技术交流会论文集[C];2011年

4 唐小云;韩庆华;霍豫慧;;弦支筒壳结构自振性能及地震响应分析[A];第九届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2009年

5 刘锡良;韩庆华;尹越;;柱支承拉索预应力拱壳结构的应用及非线性分析[A];第九届空间结构学术会议论文集[C];2000年

6 何海;李雁;贾欣茹;;多层壳结构药物载体的构建与表征[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年

7 唐小云;刘锡良;韩庆华;;一种新型结构体系——弦支筒壳结构的静力性能分析[A];第九届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2009年

8 林润雄;;功能性核/壳结构ACR的合成研究与产业化[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展（下册）[C];2001年

9 蔡建国;冯健;;基于折纸模型柱面壳结构的运动过程分析[A];第十四届空间结构学术会议论文集[C];2012年

10 郭彦林;郑浩然;;彩色压型钢板波形拱壳结构的破坏机理-——折曲屈曲破坏[A];第六届全国结构工程学术会议论文集（第二卷）[C];1997年

中国博士学位论文全文数据库 前8条

1 羡瑜;芯壳结构竹制浆剩余物/HDPE复合材料的制备及性能研究[D];中国林业科学研究院;2016年

2 石福志;核/壳结构光催化材料的蒸汽相水解构筑及其性能研究[D];东华大学;2013年

3 白旭;基于风险的球柱组合壳结构性能分析[D];哈尔滨工程大学;2013年

4 盛朝晖;大开口高耸薄壁圆筒结构动力特性与性能设计方法研究[D];北京科技大学;2011年

5 王超;核/壳结构ZnO量子点的结构与性质研究[D];中国科学技术大学;2014年

6 乔文涛;弦支结构体系研究[D];天津大学;2010年

7 王静;钛酸钡基芯/壳结构粉体的液相法制备及其高介高稳定性研究[D];华中科技大学;2013年

8 李玲;稀土磷酸盐荧光材料的研究[D];浙江大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 宏甜甜;ZnO/四元硫化物核/壳结构的构筑及光电性能的研究[D];天津城建大学;2016年

2 毛亚;内嵌贵金属核/壳结构材料的制备与性能研究[D];中国科学技术大学;2016年

3 高健;单层椭球壳结构在内爆炸下的失效机理研究[D];华侨大学;2016年

4 张民召;新型核—壳—壳结构金属—有机骨架复合材料的制备及其应用[D];河北大学;2016年

5 唐小云;弦支筒壳结构体系静力及动力性能分析[D];天津大学;2009年

6 孟双乐;钢—混凝土组合肋壳结构行波效应分析[D];西安建筑科技大学;2013年

7 李伟文;拉索—巨型网格三心圆筒壳结构特性研究[D];中国建筑科学研究院;2014年

8 王云东;超声雾化热解制备蛋黄—壳结构锰酸锂纳米材料及其电化学性能[D];华东理工大学;2014年

9 毛月刚;粘弹性复合壳结构冲击响应分析[D];哈尔滨工业大学;2012年

10 张云鹤;加筋板壳结构振动分析的若干问题研究[D];浙江大学;2008年

本文编号：568710