咪唑酯金属—有机骨架材料ZIF-8吸附金属离子的研究
发布时间：2022-07-20 19:58
吸附法是消除水中金属离子污染的有效工艺,吸附剂的性能是最关键的影响因素,因此开发新型高效吸附剂并研究其吸附规律及机理具有重要的理论和实际意义。咪唑酯金属-有机骨架材料（Zeolite Imidazole Frameworks,ZIFs）因同时具有沸石和金属有机骨架材料的优点,如“呼吸”效应、大的比表面积、高水热稳定性,在吸附分离、分子探针、催化等领域的研究方兴未艾。本文针对ZIF-8对水中重金属离子和稀有金属离子的吸附过程、规律及机理进行了研究,主要研究内容和结果如下:（1）选取五种不同的重金属离子（铜、锌、镉、铅和镍）作为研究对象,研究了 pH值、金属离子初始浓度、吸附剂浓度、吸附时间等条件下ZIF-8吸附重金属离子的性能和规律。溶液pH值较高时,官能团的质子化程度较强,竞争离子H+减少,化学络合作用增强,ZIF-8对金属离子的吸附量较大。ZIF-8对重金属离子Zn2+、Cu2+、Pb2+、Cd2+及Ni2+的吸附平衡时间分别为5、25、10、45和10 h,饱和吸附量分别为249.6、481.9、1184.8、812.8和247.2 mg.g-1,比活性炭、分子筛等传统吸附剂大为提...
【文章页数】：137 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 绪论
1.1 水体金属离子污染现状及解决方法
1.1.1 水体金属离子污染的危害
1.1.2 水体金属离子污染的治理
1.2 咪唑酯金属-有机骨架材料概述
1.3 ZIF-8的特点
1.3.1 ZIF-8的结构特点
1.3.2 ZIF-8的稳定性
1.3.3 ZIF-8的可调控性
1.4 ZIF-8的研究进展
1.4.1 ZIF-8在吸附分离方面的应用
1.4.2 ZIF-8在催化氧化方面的应用
1.4.3 ZIFs在分子探针方面的应用
1.5 本课题的选题意义和研究内容
1.6 本课题的创新之处
第二章 ZIF-8对重金属离子吸附性能及规律的研究
2.1. 引言
2.2. 实验部分
2.2.1 实验试剂和仪器
2.2.2 ZIF-8的制备
2.2.3 ZIF-8水稳定性测试
2.2.4 ZIF-8耐酸碱能力测试
2.2.5 吸附平行实验
2.2.6 实验表征方法
2.3. 结果与讨论
2.3.1 重金属离子溶液pH值对吸附效果的影响
2.3.2 吸附剂的浓度对吸附效果的影响
2.3.3 离子初始浓度及吸附时间对吸附性能的影响
2.3.4 ZIF-8对重金属离子吸附量
2.3.5 吸附前后表征结果比较
2.4. 本章小结
第三章 ZIF-8对重金属离子吸附机理的初步探索
3.1. 引言
3.1.1 等温吸附曲线
3.1.2 吸附动力学方程
3.2. 吸附等温线拟合
3.3. 动力学模拟
3.4. 离子交换
3.5. 本章小结
第四章 ZIF-8对稀有金属离子的吸-脱附研究
4.1. 引言
4.2. 实验部分
4.2.1 实验试剂和仪器
4.2.2 咪唑酯金属有机骨架材料ZIF-8和ZIF-90的制备
4.2.3 吸-脱附实验
4.2.4 结构表征
4.3. 结果与讨论
4.3.1 两种ZIFs材料吸附能力比较
4.3.2 吸附前后表征分析
4.3.3 吸-脱附结果
4.3.4 循环吸脱附结果
4.4. 本章总结
第五章 ZIF-8吸附金属离子的量化模拟
5.1. 前言
5.2. 模拟计算设置
5.3. 基态ZIF-8四元环结构计算
5.4. 模拟结果及分析
5.4.1 吸附重金属离子的模拟结果
5.4.2 吸附稀有金属离子的模拟结果
5.4.3 吸附金属离子的吸附能量分析
5.5. 本章小结
第六章 Pd@ZIF-8催化性能的初步探索
6.1 前言
6.2 实验方法和测试装置
6.2.1 实验试剂及设备
6.2.2 催化剂的制备
6.2.3 催化剂的活性评价及装置
6.2.4 催化剂的表征
6.3 结果与讨论
6.3.1 Pd@ZIF-8催化剂的表征分析
6.3.2 Pd@ZIF-8催化剂的活性
6.3.3 反应温度对催化剂的活性影响
6.3.4 反应空速对催化剂的活性影响
6.4 本章小结
第七章 结论
7.1 结论(Main Conclusions)
7.2 研究工作展望(Future Prospects for Research)
参考文献
研究成果及发表的学术论文
致谢
作者与导师简介
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]黄河甘宁蒙段表层沉积物中重金属元素含量及其形态分析（英文）[J]. 刘菁钧,赖子娟,邓凤玉,周珊珊,张丽杨,刘颖. 光谱学与光谱分析. 2015(10)
[2]氢能源的利用现状分析[J]. 赵永志,蒙波,陈霖新,王赓,郑津洋,顾超华,张鑫,张俊峰. 化工进展. 2015(09)
[3]便携式X射线荧光光谱仪快速监测重金属土壤环境质量（英文）[J]. 王豹,余建新,黄标,胡文友,常青. 光谱学与光谱分析. 2015(06)
[4]氢燃料电池的应用研究进展[J]. 马成乡. 山东化工. 2015(09)
[5]污泥重金属在河蚬体内富集及毒性研究[J]. 丁园,赵帼平,刘运坤,张昊,刘青. 江西农业大学学报. 2014(06)
[6]富氢气体中CO优先氧化催化剂研究进展[J]. 林会,苏慧娟,郑玉华,孙逊,管仁贵,祁彩霞. 工业催化. 2014(05)
[7]水体重金属LIBS多元素测量参数优化方法研究[J]. 胡丽,赵南京,刘文清,王寅,孟德硕,余洋,张大海,张小玲,马明俊. 光谱学与光谱分析. 2014(04)
[8]同步扫描荧光光谱对水体四种重金属离子毒性的研究[J]. 段静波,刘文清,张玉钧,赵南京,王志刚,殷高方,方丽,刘晶. 光谱学与光谱分析. 2013(05)
[9]酵母/硅复合材料对铈（Ⅲ）的吸附性能及机理[J]. 黄卫红,宋玉君,欧红香,卞维柏,潘建明. 江苏大学学报(自然科学版). 2013(02)
[10]Separation and estimation of nanofiltration membrane transport parameters for cerium and neodymium[J]. Zagabathuni Venkata Panchakshari MURTHY,Anshul CHOUDHARY. Rare Metals. 2012(05)
硕士论文
[1]富氢气体中金属整体式催化剂制备及CO选择性氧化性能研究[D]. 聂春.天津大学 2008
[2]富氢气体中CO选择性氧化催化剂考察[D]. 王超.北京化工大学 2007
本文编号：3664665
【文章页数】：137 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 绪论
1.1 水体金属离子污染现状及解决方法
1.1.1 水体金属离子污染的危害
1.1.2 水体金属离子污染的治理
1.2 咪唑酯金属-有机骨架材料概述
1.3 ZIF-8的特点
1.3.1 ZIF-8的结构特点
1.3.2 ZIF-8的稳定性
1.3.3 ZIF-8的可调控性
1.4 ZIF-8的研究进展
1.4.1 ZIF-8在吸附分离方面的应用
1.4.2 ZIF-8在催化氧化方面的应用
1.4.3 ZIFs在分子探针方面的应用
1.5 本课题的选题意义和研究内容
1.6 本课题的创新之处
第二章 ZIF-8对重金属离子吸附性能及规律的研究
2.1. 引言
2.2. 实验部分
2.2.1 实验试剂和仪器
2.2.2 ZIF-8的制备
2.2.3 ZIF-8水稳定性测试
2.2.4 ZIF-8耐酸碱能力测试
2.2.5 吸附平行实验
2.2.6 实验表征方法
2.3. 结果与讨论
2.3.1 重金属离子溶液pH值对吸附效果的影响
2.3.2 吸附剂的浓度对吸附效果的影响
2.3.3 离子初始浓度及吸附时间对吸附性能的影响
2.3.4 ZIF-8对重金属离子吸附量
2.3.5 吸附前后表征结果比较
2.4. 本章小结
第三章 ZIF-8对重金属离子吸附机理的初步探索
3.1. 引言
3.1.1 等温吸附曲线
3.1.2 吸附动力学方程
3.2. 吸附等温线拟合
3.3. 动力学模拟
3.4. 离子交换
3.5. 本章小结
第四章 ZIF-8对稀有金属离子的吸-脱附研究
4.1. 引言
4.2. 实验部分
4.2.1 实验试剂和仪器
4.2.2 咪唑酯金属有机骨架材料ZIF-8和ZIF-90的制备
4.2.3 吸-脱附实验
4.2.4 结构表征
4.3. 结果与讨论
4.3.1 两种ZIFs材料吸附能力比较
4.3.2 吸附前后表征分析
4.3.3 吸-脱附结果
4.3.4 循环吸脱附结果
4.4. 本章总结
第五章 ZIF-8吸附金属离子的量化模拟
5.1. 前言
5.2. 模拟计算设置
5.3. 基态ZIF-8四元环结构计算
5.4. 模拟结果及分析
5.4.1 吸附重金属离子的模拟结果
5.4.2 吸附稀有金属离子的模拟结果
5.4.3 吸附金属离子的吸附能量分析
5.5. 本章小结
第六章 Pd@ZIF-8催化性能的初步探索
6.1 前言
6.2 实验方法和测试装置
6.2.1 实验试剂及设备
6.2.2 催化剂的制备
6.2.3 催化剂的活性评价及装置
6.2.4 催化剂的表征
6.3 结果与讨论
6.3.1 Pd@ZIF-8催化剂的表征分析
6.3.2 Pd@ZIF-8催化剂的活性
6.3.3 反应温度对催化剂的活性影响
6.3.4 反应空速对催化剂的活性影响
6.4 本章小结
第七章 结论
7.1 结论(Main Conclusions)
7.2 研究工作展望(Future Prospects for Research)
参考文献
研究成果及发表的学术论文
致谢
作者与导师简介
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]黄河甘宁蒙段表层沉积物中重金属元素含量及其形态分析（英文）[J]. 刘菁钧,赖子娟,邓凤玉,周珊珊,张丽杨,刘颖. 光谱学与光谱分析. 2015(10)
[2]氢能源的利用现状分析[J]. 赵永志,蒙波,陈霖新,王赓,郑津洋,顾超华,张鑫,张俊峰. 化工进展. 2015(09)
[3]便携式X射线荧光光谱仪快速监测重金属土壤环境质量（英文）[J]. 王豹,余建新,黄标,胡文友,常青. 光谱学与光谱分析. 2015(06)
[4]氢燃料电池的应用研究进展[J]. 马成乡. 山东化工. 2015(09)
[5]污泥重金属在河蚬体内富集及毒性研究[J]. 丁园,赵帼平,刘运坤,张昊,刘青. 江西农业大学学报. 2014(06)
[6]富氢气体中CO优先氧化催化剂研究进展[J]. 林会,苏慧娟,郑玉华,孙逊,管仁贵,祁彩霞. 工业催化. 2014(05)
[7]水体重金属LIBS多元素测量参数优化方法研究[J]. 胡丽,赵南京,刘文清,王寅,孟德硕,余洋,张大海,张小玲,马明俊. 光谱学与光谱分析. 2014(04)
[8]同步扫描荧光光谱对水体四种重金属离子毒性的研究[J]. 段静波,刘文清,张玉钧,赵南京,王志刚,殷高方,方丽,刘晶. 光谱学与光谱分析. 2013(05)
[9]酵母/硅复合材料对铈（Ⅲ）的吸附性能及机理[J]. 黄卫红,宋玉君,欧红香,卞维柏,潘建明. 江苏大学学报(自然科学版). 2013(02)
[10]Separation and estimation of nanofiltration membrane transport parameters for cerium and neodymium[J]. Zagabathuni Venkata Panchakshari MURTHY,Anshul CHOUDHARY. Rare Metals. 2012(05)
硕士论文
[1]富氢气体中金属整体式催化剂制备及CO选择性氧化性能研究[D]. 聂春.天津大学 2008
[2]富氢气体中CO选择性氧化催化剂考察[D]. 王超.北京化工大学 2007
本文编号：3664665
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