几种多孔骨架材料的快速制备及其吸附、荧光传感性质研究

发布时间：2017-03-23 20:11

  本文关键词：几种多孔骨架材料的快速制备及其吸附、荧光传感性质研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,金属-有机骨架材料和共价键有机骨架材料由于其本身具有比表面积大、高孔性、孔隙可调等优点而得到广泛关注研究。这类纳米尺度多孔材料被应用于气体存储、吸附和选择性分离、催化、分子传感以及有机染料的吸附与分离等诸多领域。但是多孔材料的传统合成方法往往需要克服反应时间长、高温和高压等缺点,不仅操作过程繁琐,而且也造成了能源的极度浪费。本论文旨在通过微波、超声、超声扩散等快速制备方法快速合成骨架类多孔材料,并探索用骨架材料作为模板快速合成其他多孔性质的材料的方法。本论文的主要研究内容有如下四点： 1.运用超声和扩散联用的方法快速合成具有三维孔洞结构的[Tb(1,3,5-BTC)]n纳米晶。实验证明用这种方法合成的金属-有机骨架材料纳米晶比用超声法或水热法合成的纳米晶具有速率更快,产率更高,晶体尺寸更小等优点。[Tb(1,3,5-BTC)]n纳米晶显示出很好的荧光性质,用于硝基爆炸物的检测之后发现其对2,4,6-三硝基苯酚具有良好的荧光猝灭选择性,且这种选择性不受有机溶剂及其他硝基爆炸物的干扰。我们相信该文章提出了一种快速制备金属-有机骨架材料纳米晶的新方法,并为设计合成新型荧光传感材料提供了借鉴。 2.运用微波法快速合成具有荧光性质的聚酰亚胺共价键有机骨架材料。实验用粉末X-衍射验证了不同时间所获得的粉末材料的结构,确定了获得最优结构时的微波反应时间为3分钟及原料配比为ZnCl2/1质量比0.6：1,由扫描电镜和透射电镜照片证明了其纳米片状的形貌。所合成的材料被用于金属离子的荧光传感性质研究,结果显示出对金属离子Cr3+的高选择性和敏感性,我们希望这种具有荧光性质的多孔骨架材料能被用于生物及生物药物体系。 3.运用微波法以三聚氰胺为基快速合成一系列具有不同比表面积(344-600m2g-1)的磁性共价键有机骨架材料MPSNW-1,从扫描电镜和透射电镜可以看出磁性Fe304的小颗粒均匀分散在骨架的多孔结构中。由于该骨架是由三聚氰胺和苯甲醛缩聚而成,含氮量丰富,理论上在吸附重金属离子Hg2+方面会有很好的应用,根据这一想法,我们测试了其在重金属离子上的吸附能力,结果显示出对Hg2+高的吸附能力(97.65mg g-1)和良好选择性,包括不受Na+, Cd2+, Zn2+, Ni2+Pb2+, Mg2+和Cr3+等离子的干扰。 4.选择以铁为基的MOF MIL-100(Fe)作为铁源和碳源以及多孔模板,选择糠醇作为碳源,通过简单的微波离子热法3分钟合成了一系列的磁性γ-Fe203/C复合物。所制备的磁性复合物显示出大的比表面积(高达800m2g-1)和良好的磁性能(Ms=4.12-19.54emu g-1),并表现出对次甲基蓝的高吸附能力(吸附容量达到303.95mg g-1)。这种以金属-有机骨架材料为模板制备的磁性吸附材料有潜力重复回收利用于废水处理中,我们提出的微波法将有望实现其大规模工业快速制备,并为合成其他的磁性吸附材料提供了可能。
【关键词】：金属-有机骨架 共价键有机骨架 快速制备 荧光 吸附
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：O611.4
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-7
• 目录7-10
• 第一章 绪论10-27
• 1.1 多孔材料简介10-11
• 1.2 多孔材料分类及其研究进展11-15
• 1.2.1 无机多孔材料11-12
• 1.2.2 金属-有机骨架材料12-13
• 1.2.3 共价键有机骨架材料13-15
• 1.3 多孔材料的应用15-19
• 1.3.1 用作多孔模板15-16
• 1.3.2 吸附16-17
• 1.3.3 光电应用17-18
• 1.3.4 催化18-19
• 1.4 多孔材料的快速制备方法19-21
• 1.4.1 微波法19-20
• 1.4.2 超声法20
• 1.4.3 超声-扩散联用法20-21
• 1.5 本课题的选题目的与意义21-22
• 参考文献22-27
• 第二章 超声和扩散联用法快速制备金属-有机骨架TbBTC材料及其对硝基爆炸物的荧光传感研究27-44
• 2.1 前言27-28
• 2.2 实验部分28-30
• 2.2.1 实验试剂28-29
• 2.2.2 表征方法和手段29
• 2.2.3 [Tb(1,3,5-BTC)]_n的合成29-30
• 2.2.4 [Tb(1,3,5-BTC)]_n的荧光光谱测定实验30
• 2.3 结果与讨论30-37
• 2.3.1 [Tb(1,3,5-BTC)]_n的产率30-31
• 2.3.2 [Tb(1,3,5-BTC)]_n的粉末X-射线衍射31-33
• 2.3.3 [Tb(1,3,5-BTC)]_n的扫描电镜图片33-34
• 2.3.4 [Tb(1,3,5-BTC)]_n对PA的选择性荧光传感34-37
• 2.4 小结37
• 参考文献37-44
• 第三章 微波法快速制备聚酰亚胺纳米片及其对金属离子的选择性荧光传感研究44-51
• 3.1 前言44-45
• 3.2 实验部分45-46
• 3.2.1 实验试剂45
• 3.2.2 表征方法和手段45
• 3.2.3 PI纳米片的合成45-46
• 3.2.4 PI纳米片对金属离子的荧光传感实验46
• 3.3 结果与讨论46-49
• 3.3.1 PI纳米片的粉末X-射线衍射表征和透射电镜46-47
• 3.3.2 PI纳米片的红外光谱表征47-48
• 3.3.3 PI纳米片的荧光性质研究48-49
• 3.4 小结49
• 参考文献49-51
• 第四章 微波法快速制备磁性有机骨架材料及其对重金属离子的吸附性质研究51-65
• 4.1 前言51-52
• 4.2 实验部分52-54
• 4.2.1 实验试剂52
• 4.2.2 表征方法和手段52-53
• 4.2.3 Fe_3O_4的氨基修饰53
• 4.2.4 MPSNW-1材料的合成53-54
• 4.2.5 MPSNW-1材料对金属离子的吸附测试54
• 4.3 结果与讨论54-61
• 4.3.1 MPSNW-1复合物的制备54
• 4.3.2 MPSNW-1复合物的粉末X-射线衍射和红外光谱测试54-55
• 4.3.3 MPSNW-1的N_2吸附脱附等温线55-56
• 4.3.4 MPSNW-1的磁性分离能力测试56-57
• 4.3.5 MPSNW-1的透射电镜和扫描电镜57-58
• 4.3.6 MPSNW-1对重金属离子的选择性吸附实验58-59
• 4.3.7 MPSNW-1对Hg~(2+)的吸附实验59-61
• 4.4 小结61
• 参考文献61-65
• 第五章 以MIL-100(Fe)为模板,微波法快速制备磁性多孔碳材料及其对染料的吸附性质研究65-88
• 5.1 前言65-66
• 5.2 实验部分66-69
• 5.2.1 实验试剂66-67
• 5.2.2 表征方法和手段67
• 5.2.3 MIL-100(Fe)的合成67-68
• 5.2.4 γ-Fe_2O_3/C复合物的合成68-69
• 5.2.5 γ-Fe_2O_3/C复合物对MB的吸附实验69
• 5.3 结果与讨论69-80
• 5.3.1 γ-Fe_2O_3/C复合物的制备69-70
• 5.3.2 γ-Fe_2O_3/C复合物的PXRD和X-射线光电子能谱测试70-71
• 5.3.3 γ-Fe_2O_3/C复合物的氮气吸脱附曲线71-74
• 5.3.4 γ-Fe_2O_3/C复合物的热重分析74
• 5.3.5 γ-Fe_2O_3/C复合物的磁性测试74-75
• 5.3.6 γ-Fe_2O_3/C复合物的透射电镜和扫描电镜75-76
• 5.3.7 典型样品5对次甲基蓝的吸附实验76-80
• 5.4 小结80-81
• 参考文献81-88
• 致谢88-89
• 硕士期间发表的论文89

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