金属有机框架改性与晶格结构调控对液相吸附性能的影响

发布时间：2020-06-21 14:26

【摘要】：重大突发性环境污染事件具有不确定性和严重危害性,吸附法是主要的应急处理方法,开发高吸附容量、高吸附速率、选择性吸附能力强的吸附材料是其应用的关键。与传统吸附材料相比,新型多孔材料金属有机框架(Metal-organic Frameworks,MOFs)因其具有高比表面积、高孔隙率和结构易于调控等特性,成为吸附领域的研究热点之一。本论文以水环境中重金属、有机染料和燃油中含氮化合物为目标污染物,以提高MOFs选择性吸附能力和吸附容量为研究目的,研究了Zn基MOF在溶液中选择性吸附重金属的相互作用方式,探索了MOFs氨基功能改性对于燃油纯化的影响及其吸附机理,采用混合配体策略合成了晶格空位HKUST-1,探索其对于吸附有机染料的促进作用,为克服尺寸排阻效应、提高MOFs液相吸附容量提供了新思路。本论文的主要结论如下:(1)在合成并表征6种MOFs材料(UiO-66、MIL-101(Cr)、MIL-53(Fe)、ZIF-8、MOF-5、IRMOF-3)的基础上,通过研究MOFs在溶液中与重金属(Pb~(2+))的选择性吸附行为,发现ZIF-8(Zn基MOFs)比其他类型的MOFs表现出更强的吸附能力。根据配位化学理论,指出重金属(Pb~(2+))与ZIF-8之间的吸附主导作用是离子交换机制。(2)应用氨基功能改性MIL-53(Al)吸附去除燃油中以喹啉和吡咯为代表的含氮化合物。与MIL-53(Al)相比,MIL-53(Al)-NH_2与喹啉和吡咯的吸附容量分别提高了4.1倍和2.1倍。从微观角度阐明氢键作用主导着MIL-53(Al)-NH_2的氨基与喹啉的氮原子之间的结合能力。MIL-53(Al)-NH_2可以采用乙醇再生。(3)采用间苯二甲酸与均苯三甲酸混合配体策略,合成并应用4种不同比例晶格空位的金属有机框架HKUST-1吸附去除偶氮染料。表征结果证实了晶格空位HKUST-1的介孔结构及稳定性。吸附实验结果表明晶格空位的调控可有效促进HKUST-1对溶液中偶氮染料吸附。吸附过程分别符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X703
【图文】：

图 1-1 多孔材料的功能分类[1]Figure 1-1 Functional classification of porous solids[1]M.Yaghi 采用过渡金属离子钴与均苯三甲酸，合成了 1 种位化合物，并将其命名为金属-有机框架化合物[4, 5]。止，金属有机框架化合物研究领域发展迅速，基于电子acceptor）作用，其研究对象已从以无机金属离子为中心、配位化合物，扩展到包含多种无机和有机物种而形成不合物。主体金属离子从碱金属离子[6]、主族金属离子[7]、到碱土金属离子[9]、稀土金属离子[10]。单一金属离子通过形成具有特定结构的次级结构单元（SBUs），这些 SBU配体构筑成形式多样的网络结构。进而，MOFs 从单中双中心的配位聚合物[11]。构筑有机框架的配体也从单一性配体[12]，扩展至混合配体。常用配体有单、二、三、

图 1-2 MOFs 制备中常见的羧基有机配体igure 1-2 Some examples of organic ligands with carboxylic functionality used forpreparation of MOFs

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 周洲;;叶面喷施苯丙氨酸和尿素对丹魄葡萄酚类物质组成的影响[J];中国果业信息;2017年06期

2 陈欣花;杨海清;李同欢;周红;;浅析白酒中含氮化合物的测定方法[J];山东食品发酵;2012年04期

3 蔡昕霞，朱明华，朱泽霖，李承烈;重质石油中含氮化合物的形态及分布分析Ⅲ[J];华东理工大学学报;1996年01期

4 陈月珠,周文勇,周亚松,梁文杰;润滑油基础油中含氮化合物对其氧化安定性的影响[J];石油学报(石油加工);1996年02期

5 张开诚;食物风味中含氮化合物的形成[J];武汉粮食工业学院学报;1988年01期

6 赖高惠;;专利实例[J];电镀与精饰;1988年03期

7 陆懋荪,关家锐,尹佩玉,李作海;大孔径阳离子交换树脂用于富集白酒中碱性含氮化合物的研究[J];色谱;1989年06期

8 柴向华;唐忠盛;吴克刚;罗辑;;果胶酶提取香菇可溶性含氮化合物的研究[J];食品研究与开发;2011年08期

9 姜兆波;;渣油热转化过程中吡啶等四种含氮化合物热转化规律及反应机理研究[J];山东教育学院学报;2006年02期

10 蔡昕霞，朱明华，朱泽霖，李承烈;重质石油中含氮化合物的形态及分布分析Ⅰ[J];华东理工大学学报;1995年03期

相关会议论文 前10条

1 张亚和;史权;何俊辉;胡伟峰;朱雷;;固相萃取法对原油中咔唑类含氮化合物的分离[A];2008年全国有机质谱学术会议论文集[C];2008年

2 朱伟明;;海洋微生物来源的含氮化合物及其生物活性[A];中国化学会第十届全国天然有机化学学术会议论文集——第一分会场：天然产物分离和结构鉴定[C];2014年

3 朱伟明;;海洋微生物产生的含氮化合物[A];中国化学会第9届天然有机化学学术会议论文集[C];2012年

4 王海华;;咔唑类含氮化合物在东营凹陷南斜坡各油田指示油气运移方向的应用[A];第八届古地理学与沉积学学术会议论文摘要集[C];2004年

5 何俊;张中良;;对某些含氮化合物热性能进一步分析研究[A];中国化学会第十三届全国化学热力学和热分析学术会议论文摘要集[C];2006年

6 徐俊;冯状状;蔡顺有;黄明强;胡长进;赵卫雄;顾学军;张为俊;;苯系物二次有机气溶胶与氨反应形成含氮化合物的实验研究[A];第十三届全国气溶胶会议摘要集[C];2017年

7 高学鹏;张莹莹;孙红旗;陈春;贺岩峰;;几种含氮有机物分子结构与电化学行为的关联[A];2011年全国电子电镀及表面处理学术交流会论文集[C];2011年

8 刘为忠;马丽英;;雷斯青霉菌中的含氮化合物[A];中国化学会第十一届全国天然有机化学学术会议论文集（第三册）[C];2016年

9 李临生;张丽娜;兰云军;熊静;;~(15)N-NMR的特点[A];中国化学会第十三届有机分析与生物分析学术会议论文集[C];2005年

10 唐忠盛;柴向华;吴克刚;罗辑;;酶法提取香菇可溶性含氮化合物因素的探讨[A];2010年中国农业工程学会农产品加工及贮藏工程分会学术年会暨华南地区农产品加工产学研研讨会论文摘要集[C];2010年

相关重要报纸文章 前7条

1 张洪军;营养数据细评说[N];中国医药报;2005年

2 记者 吴宁;加钾二季度刷新纪录[N];农资导报;2011年

3 本报实习记者 姚世春;夏天可别穿毒衣[N];北京科技报;2004年

4 唐芳生;冬制发芽料 喂牛易增膘[N];山西科技报;2002年

5 唐芳生;冬季制作发芽料喂牛易增膘[N];北京科技报;2001年

6 张金宗;不提倡使用化肥养鱼[N];中国渔业报;2007年

7 贾乙　娜姿;我市环保产业跃上发展新平台[N];宜兴日报;2010年

相关博士学位论文 前9条

1 王蕾;金属有机框架改性与晶格结构调控对液相吸附性能的影响[D];天津大学;2017年

2 昌登虎;基于胍和环状过氧化物合成含氮化合物的方法研究[D];哈尔滨工业大学;2018年

3 付殿岭;Mo_2C和Rh催化剂表面含硫含氮化合物反应机理的研究[D];中国石油大学(华东);2016年

4 张春明;珠江口盆地油气运移主通道的地质—地球化学研究[D];中国地质大学（北京）;2003年

5 何林;基于多相氢转移策略的绿色新催化体系研究[D];复旦大学;2012年

6 肖中尧;哈得4油田成藏地球化学研究[D];中国科学院研究生院（广州地球化学研究所）;2002年

7 田振玉;含氮化合物的燃烧研究[D];中国科学技术大学;2008年

8 唐晓冬;铜催化肟酯参与的氧化反应研究[D];华南理工大学;2016年

9 陈茂深;针叶木浆纤维对再造烟叶主流烟气中挥发性羰基化合物的影响机制研究[D];江南大学;2015年

相关硕士学位论文 前10条

1 林进;离子液体脱硫脱氮的理论研究[D];中国石油大学(华东);2017年

2 迪娜;哈萨克斯坦原油含氮化合物分子组成分析[D];中国石油大学（北京）;2017年

3 闻治华;有毒含氮化合物的毛细管电泳分析[D];河北大学;2009年

4 马晓辰;辽河减压渣油含氮化合物的分离与分析[D];东北石油大学;2017年

5 王朝阳;液体燃料金属—有机骨架材料吸附脱氮研究[D];大连理工大学;2013年

6 李建惠;维生素A的测定、增溶研究及含氮化合物的仿生合成[D];西华大学;2011年

7 范良华;某些甾体含氮化合物的合成及抗肿瘤活性与构效关系研究[D];广西师范学院;2011年

8 陈晓梅;三种不同年份茅台酒香气成分研究[D];上海应用技术大学;2017年

9 王彩云;若干含氮化合物的合成及其性能研究[D];杭州师范大学;2016年

10 范飞超;芳烃化合物和含氮化合物对活性炭脱硫的影响[D];华东理工大学;2012年

本文编号：2724195