金属（Zr、Fe、Al）有机骨架材料及其复合物的制备与吸附性能研究
发布时间：2020-12-12 05:27
近年来,大规模生产和过度的使用农药、清洁剂和肥料,导致大量含磷废水进入水环境系统,加速了水体的富营养化过程,破坏生态平衡的同时也阻碍了社会经济的发展。另外,过量重金属的排放对整个生态系统和公众健康构成了严重威胁。吸附法是解决富营养化以及重金属污染最有效的方法之一。然而现有的吸附剂材料存在吸附容量小、不易回收等缺点,不能很好地解决日益严重的水污染问题。因此,制备高性能的吸附剂并实现大规模的生产,再应用于实际水体是解决水污染问题的关键。本论文首先针对水体富营养化问题,制备了尺寸可调的锆基金属有机骨架材料（UiO-66）,探究了其对磷酸盐的吸附性能及吸附机理;其次,针对砷污染,制备了形貌可控的双金属有机骨架材料（Fe/Mg-MIL-88B）,探究了其对砷酸盐的吸附性能及机理;另外,针对重金属污染,制备了铝基金属有机骨架材料（NH2-MIL-53）/木炭复合膜（NH2-MIL-53/WC）、木质素磺酸钠修饰的g-C3N4/木炭凝胶复合膜（LS-C3N4/CWS）,研究了其对铅、镉、铜等重金属的吸附性能以及吸附机理;最后,制备了细菌纤维素复合膜并研究了其对多种污染物的去除性能。本文的主要内容包括...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：126 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１?（ａ）?２０１８年度七大流域、浙闽片河流、西北和西南诸河水质；（ｂ）?２０１８年度重要??
?第一章绪论???／Ｆｅ｛Ｎ０３）３??Ｆｅ－ＭＩＬ－８８Ｂ?Ｘ?／／??＋?｛Ｆｅ＾ｌｎ＾＾－ＭＩＬ－ＳＳＢ??ｌｎ（ＮＯａ）３??ｉｎ－ＭＩＬ－？８??图１．３双金属｛ＦｅｘＩｍ—ｘ｝－ＭＩＬ－８８Ｂ的制备丨５１］。??１．３．２．３?ＭＯＦｓ复合材料的制备??将ＭＯＦｓ与具有特定性能的功能性材料复合，制备ＭＯＦｓ复合材料，可以有??效弥补单一ＭＯＦｓ的应用局限性，最大限度的发挥其优势１Ｗ。目前研宄的与ＭＯＦｓ??进行复合的材料有金属离子、磁性材料、ＣＮＴｓ、ＭＯＦｓ等。Ｈｅｒｍｅｓ等人通过气??相沉积法（ＣＶＤ）制备了?Ｃｕ＠Ｍ０Ｆ－５、Ｐｄ＠Ｍ０Ｆ－５?和?Ａｕ＠ＭＯＦ－５［５５］。将预先合??成的Ｍ０Ｆ－５与金属前驱体放在单独的容器中，并在静态真空中加热。然后将获??得的中间体在Ｈ２下一定温度下还原，即可得到金属离子与ＭＯＦｓ的复合材料。??将磁性材料或者ＣＮＴｓ放入用于ＭＯＦｓ合成的反应物溶液中，即可一步水热／溶??剂热法制备ＭＯＦｓ与磁性材料或者ＣＮＴｓ的复合材料［５６］。此外，Ｚｈｕａｎｇ等人报??道了?ＭＯＦｓ＠ＭＯＦｓ的合成方法［５７】。首先用表面活性剂ＣＴＡＣ、ＰＶＰ、ＳＤＳ或者??ＴＴＡＢ对ＺＩＦ－８进行修饰，之后将表面修饰的ＺＩＦ－８放入ＵｉＯ－６６合成的反应物溶??液中，溶剂热法即可制备ＵｉＯ－６６＠ＺＩＦ－８的复合材料。??１．３．２．４?ＭＯＦｓ膜的制备??制备有一定取向的、连续的、高质量的ＭＯＦｓ膜备受研宄学者的关注。各种??功能化和非功能化的基底，例如二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、石墨等，已经用??于沉积ＭＯＦｓ薄膜。目前，常用到的合成ＭＯＦｓ膜的方法：（１）直接生长
直接生长相比??（图Ｌ４），二次生长或自牺牲模板法可以更好地控制ＭＯＦｓ薄膜的厚度和方向??［５９］。在二次生长之前，在基材上首先预生长上用于ＭＯＦｓ生长的种子层，然后以??类似于直接生长的步骤在基底表面上产生薄膜或薄膜。由于在基底表面上预先存??在晶体核，因此消除了表面化学的影响。??ｄｉｒｅｃｔ?，??Ｉ?ｇｒｏｗｔｈ??ｂａｒｅ?ｓｕｐｐｏｒｔ?厶丁??＿＿?｜?ｓｅｃｏｎｄａｒｙ?＾??ｓｅｅｄｅｄ?ｓｕｐｐｏｒｔ?ｓｏｌｖｏｔｈｅｒｍａｌ?ｔｒｅａｔｍｅｎｔ??图１．４直接生长法和二次生长法，二次生长法可形成均匀的ＭＯＦｓ薄膜［５８，５９］。??层层生长法（ｌａｙｅｒ－ｂｙ－ｌａｙｅｒ，ＬＢＬ）?—般采用重复将基底材料浸入金属盐溶??液和有机配体溶液的方式进行ＭＯＦｓ膜的生长在连续的沉积步骤之间，用??适当的溶剂冲洗基底，以去除未反应或者物理吸附在基底上的金属离子或者配体。??与直接生长相比，层层生长法可产生均匀，纳米级的薄膜，并可以精确控制每个??步骤的取向和厚度。但是，层层生长法需要对基底进行预功能化，并且重复的??浸入／洗涤循环过程是非常繁琐的，如图１．５。??溶液沉积法是指将稳定的纳米ＭＯＦｓ晶体分散旋涂或浸涂在基底材料上［６２＿??６４］。通过多次沉积来制备增加ＭＯＦｓ膜的厚度。溶液沉积法操作简单，快速且成??本低。该技术可应用与实际进行大面积ＭＯＦｓ膜的加工的。??川川一?＿?、山Ａ??ＭＨＤＡ?ＳＡＭ?＇二?Ｂ??图丨．５层层生长法制备ＨＫＵＳＴ－１膜［６（）］。??７??
本文编号：2911935
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：126 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１?（ａ）?２０１８年度七大流域、浙闽片河流、西北和西南诸河水质；（ｂ）?２０１８年度重要??
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直接生长相比??（图Ｌ４），二次生长或自牺牲模板法可以更好地控制ＭＯＦｓ薄膜的厚度和方向??［５９］。在二次生长之前，在基材上首先预生长上用于ＭＯＦｓ生长的种子层，然后以??类似于直接生长的步骤在基底表面上产生薄膜或薄膜。由于在基底表面上预先存??在晶体核，因此消除了表面化学的影响。??ｄｉｒｅｃｔ?，??Ｉ?ｇｒｏｗｔｈ??ｂａｒｅ?ｓｕｐｐｏｒｔ?厶丁??＿＿?｜?ｓｅｃｏｎｄａｒｙ?＾??ｓｅｅｄｅｄ?ｓｕｐｐｏｒｔ?ｓｏｌｖｏｔｈｅｒｍａｌ?ｔｒｅａｔｍｅｎｔ??图１．４直接生长法和二次生长法，二次生长法可形成均匀的ＭＯＦｓ薄膜［５８，５９］。??层层生长法（ｌａｙｅｒ－ｂｙ－ｌａｙｅｒ，ＬＢＬ）?—般采用重复将基底材料浸入金属盐溶??液和有机配体溶液的方式进行ＭＯＦｓ膜的生长在连续的沉积步骤之间，用??适当的溶剂冲洗基底，以去除未反应或者物理吸附在基底上的金属离子或者配体。??与直接生长相比，层层生长法可产生均匀，纳米级的薄膜，并可以精确控制每个??步骤的取向和厚度。但是，层层生长法需要对基底进行预功能化，并且重复的??浸入／洗涤循环过程是非常繁琐的，如图１．５。??溶液沉积法是指将稳定的纳米ＭＯＦｓ晶体分散旋涂或浸涂在基底材料上［６２＿??６４］。通过多次沉积来制备增加ＭＯＦｓ膜的厚度。溶液沉积法操作简单，快速且成??本低。该技术可应用与实际进行大面积ＭＯＦｓ膜的加工的。??川川一?＿?、山Ａ??ＭＨＤＡ?ＳＡＭ?＇二?Ｂ??图丨．５层层生长法制备ＨＫＵＳＴ－１膜［６（）］。??７??
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