磺酸共价有机框架的合成及对铀（Ⅵ）、钍（Ⅳ）和汞（Ⅱ）的选择性吸附研究

发布时间：2023-11-24 19:30

　　共价有机框架(Covalent organic frameworks,COFs),是一种由共价键连接的多孔晶态框架材料。因其框架结构可调、连接方式多样、比表面积大、理化性质稳定、活性位点丰富等优点而被广泛应用于溶液中金属离子的吸附、催化、传感、气体吸附和分离等多个领域。本论文使用溶剂热法合成了孔道带有磺酸基团的共价有机框架COF-SO₃H材料,并对其进行氨基功能化修饰,制备了[NH₄]⁺[COF-SO₃-]材料。并将上述两例材料用于水溶液中U(Ⅵ)、Th(Ⅳ)和Hg(Ⅱ)离子的选择性吸附研究。本论文在拓扑学的设计指导下通过溶剂热法合成了具有β-酮烯胺结构的共价有机框架COF-SO₃H材料,并使用层间修饰的功能化策略制备了[NH₄]⁺[COF-SO₃-]材料。采用PXRD、FT-IR、XPS、SEM和TGA等技术表征了材料的结构、物相、形貌和组成。证明了铵根离子成功的接枝在COF-SO₃H材料...

【文章页数】：124 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 共价有机框架材料
        1.1.1 共价有机框架材料简介
        1.1.2 COFs的结构设计
        1.1.3 COFs的反应类型
        1.1.4 COFs的合成方法
        1.1.5 COFs的应用
    1.2 铀、钍、汞选择性吸附的意义
        1.2.1 铀的吸附
        1.2.2 钍的吸附
        1.2.3 汞的吸附
    1.3 铀、钍、汞吸附的研究现状
        1.3.1 铀和钍吸附的研究现状
        1.3.2 汞吸附的研究现状
    1.4 本论文的研究意义
        1.4.1 本论文的研究意义和目的
        1.4.2 本论文的主要内容
第二章 COF-SO₃H和[NH₄]⁺[COF-SO3
-]的合成及表征
    2.1 研究背景
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验试剂
        2.2.2 仪器设备
        2.2.3 配体的合成
        2.2.4 材料的合成
        2.2.5 材料的表征
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 X-射线粉末衍射测试(PXRD)
        2.3.2 傅里叶变换红外光谱测试(FT-IR)
        2.3.3 固体核磁共振碳谱测试(¹³C CP/MAS NMR)
        2.3.4 X-射线光电子能谱测试(XPS)
        2.3.5 氮气吸脱附测试(N₂ adsorption-desorption)
        2.3.6 扫描电镜分析(SEM)
        2.3.7 热重分析(TGA)
        2.3.8 化学稳定性分析
    2.4 本章小结
第三章 COF-SO3H和[NH₄]⁺[COF-SO3
- ]对铀的吸附研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验试剂
        3.2.2 实验设备
        3.2.3 溶液配制
        3.2.4 铀的吸附实验
        3.2.5 计算公式和拟合模型
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 pH对吸附的影响
        3.3.2 吸附动力学
        3.3.3 吸附等温线
        3.3.4 选择性吸附实验
        3.3.5 穿透实验
        3.3.6 循环吸附实验
        3.3.7 稳定性实验
        3.3.8 PXRD分析
        3.3.9 SEM和EDS分析
        3.3.10 IR分析
        3.3.11 密度泛函理论计算
    3.4 本章小结
第四章 COF-SO₃H和[NH₄]⁺[COF-SO3
- ]对钍的吸附研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验试剂
        4.2.2 实验设备
        4.2.3 溶液配制
        4.2.4 钍的吸附实验
        4.2.5 计算公式和拟合模型
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 pH对吸附的影响
        4.3.2 吸附动力学
        4.3.3 吸附等温线
        4.3.4 选择性吸附实验
        4.3.5 穿透实验及膜分离实验
        4.3.6 循环吸附实验
        4.3.7 稳定性实验
        4.3.8 PXRD分析
        4.3.9 SEM和EDS分析
        4.3.10 IR与XPS分析
    4.4 本章小结
第五章 COF-SO₃H和[NH₄]⁺[COF-SO3
-]对汞的吸附研究
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 实验试剂
        5.2.2 实验设备
        5.2.3 溶液配制
        5.2.4 汞的吸附实验
        5.2.5 计算公式和拟合模型
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 pH对吸附的影响
        5.3.2 吸附动力学
        5.3.3 吸附等温线
        5.3.4 选择性吸附实验
        5.3.5 穿透实验
        5.3.6 循环吸附实验
        5.3.7 汞蒸气吸附实验
        5.3.8 PXRD分析
        5.3.9 SEM和EDS分析
        5.3.10 IR与XPS分析
    5.4 本章小结
第六章 结论
参考文献
致谢
在攻读学位期间取得的科研成果



本文编号：3866448

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