金属有机骨架材料的制备及其性能研究

来源 :沈阳理工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:felixjun
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金属有机骨架化合物材料(Metal Organic Frameworks,简称MOFs)作为多孔材料,集合了无机多孔材料和碳基多孔材料的优点,具有定型孔道和比碳基孔材料更大的表面积的特点,而且有机成分的存在使其结构兼具可设计性、可剪裁性、孔道尺寸可调节性、孔道表面易功能化等一系列特点,因此它有更加广阔的应用前景和发展前景,现在成为当前材料领域的一个研究前沿热点。(1)实验通过水热法制备了磁性Fe3O4纳米颗粒,并在外面包覆了ZIF-67,进而合成金属有机骨架材料Fe3O4@ZIF-67,并通过SEM、TEM、FTIR、VSM、和EDS方式对实验样品进行表征。以Fe3O4@ZIF-67作为载体负载亚甲基蓝,分别考察了材料用量,亚甲基蓝溶液pH值,溶液的初始浓度对于亚甲基蓝负载量的影响;结果显示:Fe3O4@ZIF-67骨架材料对亚甲基蓝吸附的最佳实验条件为亚甲基蓝溶液浓度130mg/L,振荡时间1h,pH值为10,材料投放量6mg,该材料的最大饱和吸附量达到334.53mg/g。重复实验结果表明,Fe3O4@ZIF-67可以重复使用7次以上。(2)实验选用Fe3O4@NH2-MIL-53(Al)磁性纳米多孔材料为吸附剂,对亚甲基蓝进行吸附实验,合成Fe3O4@NH2-MIL-53(Al)磁性纳米材料。该实验采用六水合三氯化铁,乙二醇,2甲基咪唑,六水氯化钴为原料合成Fe3O4@NH2-MIL-53(Al),使其作为吸附剂来吸附亚甲基蓝,进而测其对染料废水的吸附能力。结果显示:Fe3O4@NH2-MIL-53(Al)金属有机骨架材料对亚甲基蓝吸附的最优结果应具备的实验条件是亚甲基蓝溶液的浓度为130mg/L,振荡时间为1h,pH值为10,材料投放量6mg,且最大饱和吸附量达到49.80mg/g。重复实验结果表明,Fe3O4@NH2-MIL-53(Al)材料至少可以重复利用7次。(3)本论文中的实验以氯(二甲基)十八烷基硅烷、六水合硝酸锌、N-N二甲基甲酰胺等为原材料来制备Fe3O4@MOF-5@C18,用该材料对亚甲基蓝溶液进行吸附进而研究其性能。合成Fe3O4@MOF-5@C18材料,并对材料进行表征研究,通过实验得出Fe3O4@MOF-5@C18材料对亚甲基蓝吸附的最优条件分别是吸附剂用量3mg,亚甲基蓝的初始浓度4mg/L,溶液pH值为4,材料与溶液振荡时间为40min。综合其最佳条件可测得其最大饱和吸附量为35.97mg/g。最后以Fe3O4@MOF-5@C18材料对亚甲基蓝吸附为实验依据,进而对Fe3O4@MOF-5@C18材料进行推测其对排放的染料废水处理技术中的实际应用。
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