新型MOFs对于水溶液中金属离子吸附、分离及检测的研究

发布时间：2017-11-13 11:01

  本文关键词：新型MOFs对于水溶液中金属离子吸附、分离及检测的研究

  更多相关文章： 金属-有机骨架材料 吸附分离 金属离子 再生 量子点

【摘要】：废水中含多种有毒有害的物质,其中金属离子对人体和生态系统产生了极大的危害。因此,分离去除这些金属离子成为目前关注的热点之一。作为一种新型的多孔纳米材料,金属一有机骨架材料(metal-organic frameworks, MOFs)具有独特的孔构造,高的比表面积、孔隙率等性能。已经在气相吸附与分离、液相吸附与分离、催化、生物医药、荧光、磁性、电化学等领域受到广泛的关注,但在金属离子吸附分离研究方面十分缺乏。本工作首先以Cu~(2+), Ni~(2+)为探讨对象,研究了水稳定的MOFs对水中金属离子吸附分离的能力,筛选出了具有最好吸附性能的MOFs,并系统研究了多种因素对其吸附分离性能的影响。其次,以水稳定MOFs和水溶性量子点为基础,研究关于金属离子荧光探针的制备,主要内容如下：1、本工作通过孔尺寸和基团改性两方面具体研究了水稳定MOFs对Cu~(2+)/Ni~(2+)吸附分离能力的影响。采取溶剂热合成法,制备了UiO-66(Zr)、 UiO-66(Zr)-Br、UiO-66(Zr)-NH_2、UiO-66(Zr)-NH-(CH_2)_2-SO_3H、 UiO-66(Zr)-COOH、UiO-66(Zr)-2COOH、Zr-FUM、Zr-2、6NDC、UiO-67共九种水稳定性较好的MOFs,并对处理过的MOFs进行了粉末X射线衍射、77 K下的N2吸附-脱附等温线、热重分析的实验表征。2、本工作进一步利用等离子电感耦合光谱仪(Inductively Coupled Plasma, ICP),通过对上述材料研究,证明了MOFs的孔尺寸对于金属离子吸附影响较小,而功能化基团对于MOFs吸附Cu~(2+)/Ni~(2+)有较大的影响,筛选出吸附效果最好的UiO-66(Zr)-2COOH。因为相邻两羧基独特的螯合作用和姜-泰勒效应的影响,使得在水溶液中重金属初始浓度为50mg L-1时,UiO-66(Zr)-2COOH的选择分离性能(26.96)比已报道文献更高,吸附分离过程在60min左右达平衡且符合拟二级动力学模型。再生的材料稳定性能良好且对Cu~(2+)/Ni~(2+)依然具有很好的分离性能。因此,UiO-66(Zr)-2COOH可用作金属离子分离的回收吸附剂。3、在检测方面,我们利用了水溶法,成功制备出量子点与水稳定的ZIF-8、UiO-66(Zr)、UiO-66(Zr)-2COOH的复合材料,并对QDs/ZIF-8的应用进行了初步研究,发现对于Hg~(2+)的检测效果较好。为量子点与MOFs复合材料的研究提供了一个可行的途径。
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703;O647.3

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本文编号：1180364