新型纳米磁性多孔材料的制备及其在金属离子吸附中的应用

发布时间：2020-12-13 03:12

　　随着人类社会进入工业化时代,重金属所引起的环境污染（特别是水污染）引起了人们的极大关注。对自然水体中的金属离子进行吸附是目前水污染处理的有效手段之一,它具有操作简单、成本低廉等优点,对于环境污染治理和保障人类健康生活具有重要的现实意义。然而,这一技术往往受到吸附材料成本较高、吸附效率低、回收困难等问题的限制,设计并合成性能优越的吸附材料一直是固相吸附技术领域的研究热点。金属有机骨架材料（Metal organic frameworks,MOFs）是一种新兴的多孔材料,与传统的吸附材料相比,MOFs具有比表面积大、种类多样、易后功能化、结构可控等优点。但是,在用于环境水体中金属离子吸附时,它仍存在一些不足:（1）大部分的MOFs水稳定性相对较差,在水体中易分解,难以直接用作吸附材料;（2）MOFs材料通常缺乏可与金属离子相互作用的功能基团,对目标金属离子的吸附选择性较差;（3）吸附金属离子后,回收困难,往往需采用过滤或离心等繁琐的分离操作。本论文的研究目的是:发展成本低廉、操作简单、环境友好的新方法,制备具有高选择性、大吸附容量、高稳定性的多孔纳米磁性吸附材料,包括磁性MOFs复合材料（... 

【文章来源】：武汉大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：205 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
论文创新点
摘要
Abstract
第一章 前言
    1.1 概述
    1.2 MOFs用于金属离子吸附
        1.2.1 基于金属节点的吸附
        1.2.2 基于有机配体的吸附
            1.2.2.1 基于有机配体本身的吸附
            1.2.2.2 基于有机配体后功能化的吸附
        1.2.3 基于离子交换的吸附
        1.2.4 MOFs用于金属离子吸附的应用现状及存在问题
    1.3 基于MOFs的复合材料或衍生材料用于金属离子吸附
        1.3.1 基于MOFs的复合材料用于金属离子吸附
        1.3.2 基于MOFs为模板的衍生材料用于金属离子的吸附
    1.4 磁性MOFs材料
        1.4.1 嵌入法
        1.4.2 封装法
        1.4.3 层层自组装法
        1.4.4 物理混合法
        1.4.5 后功能化法
        1.4.6 其它方法
    1.5 立题思想
    参考文献
2+的吸附性能研究">第二章 自模板法制备纳米磁性HKUST-1及其对Hg²⁺的吸附性能研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验试剂
        2.2.2 仪器装置
        2.2.3 复合材料的制备
2+的吸附实验">        2.2.4 Hg²⁺的吸附实验
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 材料的表征
            2.3.1.1 X-射线衍射（XRD）
            2.3.1.2 FT-IR
2吸附-解吸曲线">            2.3.1.3 N₂吸附-解吸曲线
            2.3.1.4 EDX分析
            2.3.1.5 热力学稳定性
            2.3.1.6 透射电子显微镜（TEM）表征
            2.3.1.7 磁强表征
        2.3.2 吸附性能考察
            2.3.2.1 pH的影响
            2.3.2.2 选择性吸附考察
            2.3.2.3 吸附动力学考察
            2.3.2.4 吸附等温曲线考察
            2.3.2.5 材料稳定性
            2.3.2.6 材料再生及重复使用性能
    2.4 小结
    参考文献
第三章 溶剂热法制备核壳结构纳米磁性UiO-66及其对金属离子的吸附性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验试剂
        3.2.2 仪器装置
        3.2.3 复合材料的制备
        3.2.4 金属离子的吸附
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 材料的表征
            3.3.1.1 X-射线衍射（XRD）及FT-IR谱图
2吸附-脱附曲线">            3.3.1.2 N₂吸附-脱附曲线
            3.3.1.3 热力学稳定性
            3.3.1.4 透射电子显微镜（TEM）与扫描电子显微镜（SEM）表征
            3.3.1.5 磁强表征
            3.3.1.6 Zeta电势的表征
        3.3.2 吸附性能研究
            3.3.2.1 溶液pH对金属离子吸附的影响
            3.3.2.2 动力学考察
            3.3.2.3 吸附等温曲线考察
            3.3.2.4 重复使用性
    3.4 小结
    参考文献
2+的吸附性能研究">第四章 溶剂辅助配体交换制备巯基功能化MFCs及其对Hg²⁺的吸附性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验试剂
        4.2.2 仪器装置
        4.2.3 复合材料的制备
2+的吸附">        4.2.4 Hg²⁺的吸附
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 材料表征
            4.3.1.1 X-射线衍射（XRD）与FT-IR表征
            4.3.1.2 透射电子显微镜（TEM）与扫描电镜（SEM）表征
2吸附-脱附曲线">            4.3.1.3 N₂吸附-脱附曲线
            4.3.1.4 热力学稳定性
            4.3.1.5 磁强表征
        4.3.2 吸附性能研究
            4.3.2.1 pH对吸附性能的影响
            4.3.2.2 吸附动力学
            4.3.2.3 吸附等温曲线
            4.3.2.4 共存离子干扰
            4.3.2.5 重复使用性
    4.4 小结
    参考文献
第五章 室温制备氨基功能化的磁性MIL-53（Al）及其对As（Ⅴ）的吸附性能研究
    5.1 前言
    5.2 实验部分
        5.2.1 实验试剂
        5.2.2 仪器装置
        5.2.3 材料的制备
        5.2.4 金属离子吸附
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 材料表征
            5.3.1.1 X-射线衍射（XRD）及FT-IR谱图
2吸附-脱附曲线">            5.3.1.2 N₂吸附-脱附曲线
            5.3.1.3 吸附材料的选择
            5.3.1.4 热力学稳定性
            5.3.1.5 透射电子显微镜（TEM）表征
            5.3.1.6 磁强表征
        5.3.2 吸附性能研究
            5.3.2.1 溶液pH对As（Ⅴ）吸附的影响
            5.3.2.2 吸附动力学
            5.3.2.3 稳定性
            5.3.2.4 实际应用
    5.4 小结
    参考文献
2+的吸附性能研究">第六章 磁性N-掺杂多孔碳的制备及其对Hg²⁺的吸附性能研究
2+的吸附性能研究">    6.1 一步法制备磁性N-掺杂多孔碳及其对Hg²⁺的吸附性能研究
        6.1.1 引言
        6.1.2 实验部分
            6.1.2.1 试剂
            6.1.2.2 仪器装置
            6.1.2.3 MNPCs材料的制备
2+的吸附">            6.1.2.4 Hg²⁺的吸附
        6.1.3 结果与讨论
            6.1.3.1 材料的表征
                6.1.3.1.1 X-射线衍射（XRD）与FT-IR
2吸附-脱附曲线">                6.1.3.1.2 N₂吸附-脱附曲线
                6.1.3.1.3 EDX和X射线光电子能谱（XPS）分析
                6.1.3.1.4 磁强表征
                6.1.3.1.5 透射电子显微镜（TEM）与扫描电镜（SEM）表征
                6.1.3.1.6 热力学稳定性
            6.1.3.2 吸附性能考察
                6.1.3.2.1 碳化温度以及制备方法对材料吸附性能的影响
                6.1.3.2.2 pH对吸附性能的影响
                6.1.3.2.3 共存离子干扰
                6.1.3.2.4 吸附动力学
                6.1.3.2.5 吸附等温曲线
                6.1.3.2.6 吸附机理考察
                6.1.3.2.7 重复使用性考察
        6.1.4 小结
2+的吸附性能研究">    6.2 快速制备磁性N-掺杂多孔碳及其对Hg²⁺的吸附性能研究
        6.2.1 实验部分
            6.2.1.1 试剂
            6.2.1.2 材料的制备
            6.2.1.3 仪器设备
            6.2.1.4 吸附实验
        6.2.2 结果与讨论
            6.2.2.1 材料表征
                6.2.2.1.1 XRD和FT-IR表征
2吸附-解吸等温线、EDX和磁强分析">                6.2.2.1.2 N₂吸附-解吸等温线、EDX和磁强分析
                6.2.2.1.3 TEM/SEM、XPS和TG分析
            6.2.2.2 吸附性能研究
                6.2.2.2.1 pH的影响
                6.2.2.2.2 吸附选择性
                6.2.2.2.3 吸附动力学
                6.2.2.2.4 吸附等温曲线
                6.2.2.2.5 吸附机制
                6.2.2.2.6 重复使用性能
        6.2.3 小结
    参考文献
2+的吸附性能研究">第七章 巯基功能化纳米磁性多孔有机聚合物的制备及其对Hg²⁺的吸附性能研究
    7.1 引言
    7.2 实验部分
        7.2.1 实验试剂
        7.2.2 仪器装置
        7.2.3 MOP-SH材料的制备
2+吸附">        7.2.4 Hg²⁺吸附
    7.3 结果与讨论
        7.3.1 材料表征
2吸附-脱附曲线">            7.3.1.1 FT-IR与N₂吸附-脱附曲线
            7.3.1.2 化学与热稳定性
            7.3.1.3 SEM、透射电子显微镜（TEM）和EDX表征
            7.3.1.4 X射线光电子能谱（XPS）分析
            7.3.1.5 磁强度分析
        7.3.2 吸附性能考察
            7.3.2.1 溶液pH与共存离子的影响
            7.3.2.2 吸附动力学考察
            7.3.2.3 吸附等温曲线
            7.3.2.4 稳定性考察
            7.3.2.5 实际应用
    7.4 小结
    参考文献
第八章 总结
附录: 作者在攻读博士学位期间已发表或待发表的论文
致谢



本文编号：2913787