基于金属有机骨架材料的高效吸附剂研发

发布时间：2017-10-28 17:07

  本文关键词：基于金属有机骨架材料的高效吸附剂研发

  更多相关文章： 金属有机骨架材料 染料 吸附 铬酸盐 对硝基苯酚

【摘要】：近年来,金属有机骨架材料(MOFs)作为一种新型的吸附剂,因其拓扑结构多样性、比表面积较大以及孔径可以调节等特性,在国内外备受关注。本文制备了多种金属有机骨架材料,以染料、铬酸盐以及对硝基苯酚为目标污染物,研究其对污染物的吸附性能。具体研究结果如下:(1)合成了MIL-101-Fe和NH_2-MIL-101-Fe,并对其进行XRD、FTIR、SEM、EDX以及Zeta电位的表征。系统研究了NH_2-MIL-101-Fe对两种典型染料—罗丹明B(RhB)和酸性橙7(AO7)的最佳吸附条件。结果表明,NH_2-MIL-101-Fe的最佳用量为0.01 g,吸附时间2 h。采用拟一级和拟二级动力学方程对数据拟合,发现NH_2-MIL-101-Fe对两种染料的吸附均符合拟二级动力学。NH_2-MIL-101-Fe对AO7的吸附符合Langmuir和Freundlich模型,而NH_2-MIL-101-Fe对RhB的吸附则符合Freundlich模型。NH_2-MIL-101-Fe对AO7和RhB两种染料均有很好的吸附效果,其中对RhB的吸附效果更好,表明了MOFs材料在染料吸附方面的巨大潜能。(2)采用共沉淀法合成了Fe_3O_4@NH_2-MIL-101-Fe,并利用XRD、FTIR、TEM对其结构进行表征,结果表明NH_2-MIL-101-Fe成功地包覆于Fe_3O_4上,成功地合成了核壳结构的Fe_3O_4@NH_2-MIL-101-Fe。对Fe_3O_4@NH_2-MIL-101-Fe吸附铬酸盐进行研究,实验结果表明:Fe_3O_4@NH_2-MIL-101-Fe的最佳用量为0.08 g,溶液最佳pH为5.67,Fe_3O_4@NH_2-MIL-101-Fe对铬酸盐的吸附过程符合拟二级动力学,吸附等温线符合Freundlich模型。通过对共存离子的研究,发现Fe_3O_4@NH_2-MIL-101-Fe对铬酸盐的吸附具有高效选择性,同时Fe_3O_4@NH_2-MIL-101-Fe在吸附后可以通过外加磁场实现快速分离。(3)通过XRD、FTIR、SEM对合成的ZIF-8分析表征,结果说明成功的制备出了ZIF-8材料。对ZIF-8吸附对硝基苯酚(PNP)进行研究,实验结果表明:ZIF-8最佳用量为0.02 g,吸附时间为30 min,溶液最佳pH为6.50,ZIF-8对PNP的吸附过程符合拟二级动力学,吸附等温线符合Freundlich模型。通过对共存分子的探究,发现ZIF-8吸附PNP有高效选择性。同时考察了吸附-解吸循环对吸附效果的影响,表明ZIF-8具有良好的再生性和可重用性,说明MOFs在有机污染物吸附去除方面有着广阔的应用前景。
【关键词】：金属有机骨架材料 染料 吸附 铬酸盐 对硝基苯酚
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703;O647.33
【目录】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 水体中的污染物11-12
• 1.2 金属有机骨架材料12-13
• 1.2.1 金属有机骨架的类型12-13
• 1.2.2 金属有机骨架的合成方法13
• 1.3 金属有机骨架的功能化改性13-14
• 1.4 金属有机骨架在液相中的应用14-15
• 1.5 研究的目的及主要内容15-17
• 第二章 MOFs对阴、阳离子染料的吸附研究17-31
• 2.1 引言17
• 2.2 实验方法17-20
• 2.2.1 实验试剂17-18
• 2.2.2 实验仪器18-19
• 2.2.3 MIL-101 材料的制备19
• 2.2.4 NH_2-MIL-101-Fe的制备19
• 2.2.5 吸附实验19-20
• 2.2.6 分析方法20
• 2.3 结果与讨论20-30
• 2.3.1 MIL-101 的表征20-22
• 2.3.2 NH_2-MIL-101-Fe的吸附性能22-23
• 2.3.3 吸附剂添加量的影响23-24
• 2.3.4 吸附时间对吸附效果的影响24
• 2.3.5 pH对吸附效果的影响24-26
• 2.3.6 吸附动力学26-28
• 2.3.7 吸附等温线28-30
• 2.4 章节小结30-31
• 第三章 磁性MOFs对铬酸盐的吸附研究31-43
• 3.1 引言31
• 3.2 实验方法31-34
• 3.2.1 实验试剂31-32
• 3.2.2 实验仪器32
• 3.2.3 磁性MOFs的制备32-33
• 3.2.4 吸附实验33
• 3.2.5 分析方法33-34
• 3.3 结果与讨论34-41
• 3.3.1 Fe_3O_4@NH_2-MIL-101-Fe的表征34-36
• 3.3.2 Fe_3O_4@NH_2-MIL-101-Fe的吸附性能36
• 3.3.3 吸附剂添加量的影响36-37
• 3.3.4 pH值对吸附效果的影响37-38
• 3.3.5 吸附动力学38-39
• 3.3.6 吸附等温线39-41
• 3.3.7 共存阴离子的影响41
• 3.4 章节小结41-43
• 第四章 ZIF-8 对对硝基苯酚的吸附研究43-55
• 4.1 引言43
• 4.2 实验部分43-45
• 4.2.1 实验试剂43-44
• 4.2.2 实验仪器44
• 4.2.3 样品的制备44
• 4.2.4 吸附实验44-45
• 4.2.5 表征方法45
• 4.3 结果与讨论45-53
• 4.3.1 ZIF-8 的表征45-47
• 4.3.2 吸附剂添加量的影响47
• 4.3.3 吸附时间对吸附效果的影响47-48
• 4.3.4 pH值对吸附效果的影响48-49
• 4.3.5 吸附动力学49-50
• 4.3.6 吸附等温线50-52
• 4.3.7 共存分子对吸附性能的影响52-53
• 4.3.8 吸附-解吸循环53
• 4.4 章节小结53-55
• 第五章 结论与展望55-57
• 参考文献57-67
• 致谢67-69
• 附录69

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 高称意;纤维骨架材料技术讲座 第2讲 纤维骨架材料的分类和性能(续完)[J];橡胶工业;2000年12期

2 文华;橡胶骨架材料专业委员会召开筹备会议[J];中国橡胶;2002年09期

3 文军;中橡协骨架材料专业委员会成立[J];中国橡胶;2002年14期

4 陈振宝;尚伟;;我国橡胶用骨架材料市场需求预测与建议[J];橡胶科技市场;2003年11期

5 高称意;新一轮纤维骨架材料建设热潮剖析[J];产业用纺织品;2004年08期

6 高称意;我国骨架材料行业的现状(一)[J];橡胶科技市场;2005年04期

7 高称意;我国骨架材料行业的现状(二)[J];橡胶科技市场;2005年05期

8 刘锦兰;刘全平;曹越;;视角六:推进自主创新 打造中国骨架材料名牌[J];中国橡胶;2006年18期

9 柳永杰;马建伟;;橡胶骨架材料行业浅析[J];橡胶科技市场;2008年07期

10 李书琴;;骨架材料行业:依靠高科技含量赢得信誉[J];中国橡胶;2011年09期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 裘式纶;;多孔有机骨架材料[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第27分会：多孔功能材料[C];2014年

2 宋雪旦;王新平;郝策;邱介山;;发光金属有机骨架材料用于检测炸药分子硝基苯的理论研究[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第15分会：理论化学方法和应用[C];2014年

3 朱广山;;目标合成多孔芳香骨架材料及其性质研究[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第13分会：晶体工程[C];2014年

4 贲腾;裘式纶;;共价多孔有机骨架材料的靶向合成与功能研究[A];中国化学会第27届学术年会第08分会场摘要集[C];2010年

5 常翠兰;祁晓月;李先江;王欣;白玉;刘虎威;;磁性金属-有机骨架材料的制备及其在手性分析中的应用[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第02分会：分离分析及微、纳流控新方法[C];2014年

6 钟地长;贾新建;邓记华;罗序中;;一个超级稳定并具有高选择性气体和溶剂分离功能的微孔氢键有机骨架材料[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第27分会：多孔功能材料[C];2014年

7 李先江;常翠兰;白玉;刘虎威;;手性金属有机骨架材料在色谱分离中的应用[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第02分会：分离分析及微、纳流控新方法[C];2014年

8 宋莉芳;高亚娜;;金属有机骨架材料在催化中的研究进展[A];第十届全国工业催化技术及应用年会论文集[C];2013年

9 韩娟娟;赵小莉;;一种三维多孔金属有机骨架材料的合成与结构[A];中国化学会第27届学术年会第08分会场摘要集[C];2010年

10 贲腾;裘式纶;;多孔有机骨架材料的碳化及其在环境、能源领域的应用研究[A];第十七届全国分子筛学术大会会议论文集[C];2013年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 北京橡胶工业研究设计院 高称意;纤维骨架材料出路在哪里[N];中国纺织报;2005年

2 本报记者 孟晶;轮胎“强筋健骨”，骨架材料须升级[N];中国化工报;2014年

3 中国橡胶工业协会骨架材料专业委员会秘书长 陈振宝;骨架材料：结构调整仍需加速[N];中国化工报;2006年

4 梁金兰;轮胎管带骨架材料企业沟通供需[N];中国化工报;2003年

5 本报记者 孟晶;橡胶骨架材料行业深陷亏损泥潭[N];中国化工报;2013年

6 本报记者 孟晶;轮胎骨架材料市场出现“倒V”拐点[N];中国化工报;2010年

7 孟晶;专家建议采用新型骨架材料应对[N];中国化工报;2009年

8 朱芝培;汽车：塑料零部件知多少[N];中国化工报;2004年

9 王斐　焦昱;江苏太极一期项目投产[N];扬州日报;2011年

10 记者 翟敏;三力士拟定增募资4.1亿拓展产业链[N];上海证券报;2011年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 袁荣荣;新型多孔芳香骨架材料的合成及其功能化[D];吉林大学;2016年

2 王铭扬;柔性金属有机骨架材料对氯代气体吸附的性质研究[D];北京交通大学;2016年

3 常刚刚;金属—有机骨架材料在轻烃吸附分离与存储中的应用基础研究[D];浙江大学;2016年

4 赵旭东;金属—有机骨架材料对液相中离子的荧光识别和吸附的研究[D];北京化工大学;2016年

5 李正杰;金属—有机骨架材料气相分离性能的分子模拟研究[D];北京化工大学;2016年

6 肖远龙;金属—有机骨架材料的吸附与膜分离性能研究[D];北京化工大学;2015年

7 葛金龙;功能化金属有机骨架材料的快速制备及吸附性能研究[D];安徽大学;2016年

8 元野;定向设计与制备多孔芳香骨架材料及其功能化[D];吉林大学;2015年

9 黄麟;新型金属—有机及有机多孔骨架材料的制备和性能研究[D];吉林大学;2014年

10 孙立波;新型金属—有机及有机多孔骨架材料的设计合成和性质研究[D];吉林大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 肖亚娟;基于氮唑和二羧酸配体构筑的金属—有机骨架材料的合成、结构和性能研究[D];东北师范大学;2015年

2 王欢;功能化金属—有机骨架材料的制备及应用[D];陕西师范大学;2015年

3 王舒萌;金属—有机骨架材料的天然气脱硫性能及表面活性剂中油水分离机理的模拟研究[D];北京化工大学;2015年

4 涂斌斌;金属有机骨架材料内的空缺及其功能化研究[D];复旦大学;2014年

5 康小珍;Zn(Im)_2骨架材料的合成及相变研究[D];太原理工大学;2013年

6 赵冲冲;金属有机骨架材料及其衍生物的电化学储锂性能研究[D];湘潭大学;2015年

7 张士阳;刚性、三向配体构筑的金属有机骨架材料的合成、表征及性质研究[D];扬州大学;2015年

8 张建功;金属有机骨架材料的制备、表征及其催化性能研究[D];太原理工大学;2013年

9 赵方彪;磁性沸石和金属有机骨架材料的制备及其对金属离子的吸附研究[D];吉林大学;2016年

10 曹亚群;三维多孔杂金属有机骨架材料的合成及其性质的研究[D];吉林大学;2016年

，

本文编号：1109140