原位N修饰UiO-66（Zr）的制备及其对苯系VOCs和混合染料的选择性吸附研究

发布时间：2021-10-13 01:38

　　以氯化锆和对苯二甲酸为MOFs前驱体,采用“碱性N基”（多巴胺、吡咯和2-甲基咪唑）为N源,并借助原位机械化学法对高价态金属的锆基MOFs材料进行改性,以此来构筑“锆金属位碱性N修饰”策略,再通过原位机械化学自组装过程可实现对材料内部的孔结构参数和表面化学性质的调控机制,从而研发出水热稳定性强、高吸附容量和高选择性的UiO-66吸附剂。实验主要探究以下两部分体系的内容:（1）多巴胺的添加量对UiO-66微观形貌、氯苯（或醛类）和水蒸汽的选择吸附等性能的影响,从而优化出最佳工艺合成条件和掌握表面形貌、孔结构、酸碱性质和晶体结构等影响规律;（2）探讨了小分子（多巴胺、吡咯和2-甲基咪唑）这三种不同的氮源对UiO-66微观形貌、孔结构和表面性质等方面的影响并探讨对液相混合阳离子染料（罗丹明B和藏红T）的选择性吸附性能,深入研究了不同碱性N源对锆金属簇的调控机制过程。实验主要利用SEM、XRD、TG、TPD、XPS、ASAP和密度泛函理论（DFT）等手段对材料的微观晶体结构、孔结构和热稳定性、选择性吸附过程等内容进行分析测试,实验结果表明:（1）多巴胺分子修饰金属位策略可以不同程度的提升材料的... 

【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校

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【学位级别】：硕士

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图ｌ－６（ａ）多层中空ＭＩＬ－１０１的制备方法和（ｂ）三层中空结构的ＴＥＭ图咧??Ｆｉｇ．?１－６?（ａ）?Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｈｏｌｌｏｗ?ＭＩＬ－１０１?ａｎｄ?（ｂ）?ＴＥＭ?ｉａｍｇｅｓ?ｏｆ?ｔｒｉｐｌｅ?－ｓｈｅｌｌ?ｈｏｌｌｏｗ?ＭＩＬ－１０１１２９１．??（４）?ＵＩＯ?系列（Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ?ｏｆ?Ｏｌｓｏ）??ＵｉＯ系列的多孔材料是奥斯陆大学的Ｃａｖｋａ研究组在２００８年制备的一种以Ｚｒ为金??属源的金属有机骨架材料［３Ｕ。ＵｉＯ－６６（Ｚｒ）主要是由氯化锆和对苯二甲酸两种前驱体通过??自组装形成的具有规则多面体的多孔材料。它的内部结构单元主要是通过其金属簇??（［Ｚｒ６０４（ＯＨ）４ｐ和１２个与其金属位点相连接的对苯二甲酸有机配体自组装形成具有八??面体中心孔笼（１．１?ｎｍ）和八个四面体角笼（０．８?ｎｍ）结构的空间三维体系的骨架材料［３２］??（图１－７?ａ）。它因具有较好的水热稳定性和化学稳定性（分解温度超过７７３?Ｋ）而受到??国内外研究人员的广泛研究。本课题组在前期研究中，通过机械化学策略实现碱性Ｎ与??ＵｉＯ－６６中金属源的配位，大大增强了在高湿环境下对氯苯的选择性吸附＿?（图ｌ－７ｂ）。??ｂＣ．〇〇ｒｄ，ａｔ．ｅｄ６＇??

Ｆｉｇ．?３－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?Ｎ－ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ?ＵｉＯ－６６（Ｚｒ）?ｍａｔｅｒｉａｌ?ｗｉｔｈ?ｄｏｐａｍｉｎｅ?ｐｒｅｐａｒｅｄ?ｖｉａ??ｇｒｅｅｎ?ａｎｄ?ｆａｓｔ?ｍｅｃｈａｎｏｃｈｅｍｉｃａｌ?ｍｅｔｈｏｄ．??３．２．２?Ｍ－ＵｉＯ－６６（Ｚｒ－Ｎｘ）对氯苯蒸汽和水蒸汽的相平衡吸附和动力学测定??在进行氯苯蒸汽和水蒸汽的吸附相平衡和动力学实验时，主要采用重量法（仪器型??号３Ｈ－２０００ＰＷ）来进行测定。具体实验操作为：先称取质量约为４０？５０?ｍｇ的样品放??置于３Ｈ－２０００ＰＷ装置的样品篮中，３９３?Ｋ条件下抽真空干燥１２?ｈ，并设定温度为２９８?Ｋ??和３０８?Ｋ。待测试温度达到预设定的温度后打开蒸汽的阀门，再通过样品吸附仪跟踪不??同相对压力下样品的重量；动力学测试过程中，两个温度的动力学实验对应的压力点都??为ｌｋＰａ，即相对压力为０．０１，通过质量测试仪跟踪记录在该分压点下不同时间段样品??的质量随着时间的变化，通过（３－１）和（３－２）公式对测得的结果进行计算分析，得到??两个不同温度下的蒸汽吸附等温线和动力学数据［Ｕ１］：??


本文编号：3433709