金屬有機框架-纖維素納米復合材料的制備及其性能研究.pdf

1、隨著世界人口的持續(xù)增多和經濟的快速發(fā)展，環(huán)境污染已經在全世界范圍內引起廣泛關注。水資源安全已經成為制約人類發(fā)展的重大因素。廢水排放中重金屬絕對排放量驚人，排放強度也較大，且重金屬離子進入環(huán)境后不能被細菌、微生物降解，不僅對水生生物構成威脅，還參與到食物鏈中能累積到較高的濃度，并最終危害到人類的健康。而多孔結構的金屬-有機框架(MOFs)和纖維素基氣凝膠均可以實現(xiàn)對水中各種污染物的高效吸附和去除。本課題在纖維素基功能材料方面的研究不斷深入

2、，因此，在課題組目前研究基礎上，制備研究和開發(fā)金屬有機框架(MOFs)/纖維素納米復合材料是以后水處理領域的重要研究課題。
　　本文以金屬-有機框架(MOFs)材料為填充物，纖維素氣凝膠為骨架，通過原位生長的方法制備出具有多層級三維網狀孔道結構的三維網狀金屬有機框架(MOFs)/纖維素納米復合材料。探究了金屬-有機框架(MOFs)負載量和纖維素濃度對復合材料微觀結構和物化性能的影響，同時考察了復合材料對不同重金屬離子的吸附性能。在

3、此基礎上，采用原位沉積的方法將綠色高效的光催化劑PTA(磷鎢酸)生長到復合材料上，制備出PTA/ZIF-8@CA并探究其對有機染料亞甲基藍和羅丹明B的可見光催化降解性能。研究結果如下:
　　(1)金屬有機框架(MOFs)/纖維素納米復合材料的制備及性能:利用摻雜了Zn2+離子的纖維素氣凝膠為載體，通過浸泡在2-甲基咪唑中原位生長制備三維多孔ZIF-8/氣凝膠，得到具有大比表面積和孔徑分布均勻的金屬-有機框架(MOFs)/纖維素納米

4、復合材料，其密度小于0.076g/cm3，孔體積大于19.33cm3/g，孔隙率大于95.3％。壓縮強度在1.10-3.85MPa之間。復合材料表現(xiàn)出優(yōu)異的多層級三維多孔結構和良好的力學性能。
　　(2)金屬-有機框架(MOFs)/纖維素納米復合材料對重金屬離子吸附性能的研究:分別在不同初始濃度、pH和吸附劑添加量的條件下探究復合材料對不同重金屬離子的吸附性能。結果表明在pH=3時復合材料對Cr(Ⅵ)、Cd2+、Cu2+的吸附量可

5、以分別達到40.32、34.84、243.93mg/g，吸附過程符合二級動力學和朗格繆爾吸附模型。
　　(3)PTA/ZIF-8@CA的制備及其光催化性能的研究:對金屬有機框架(MOFs)/纖維素納米復合材料中ZIF-8采用后修飾成功制備出PTA/ZIF-8@CA，分別在有機染料初始濃度、pH和光催化劑添加量的條件下探究PTA/ZIF-8@CA對亞甲基藍和羅丹明B的光催化性能，在30min內對10、50ppm的亞甲基藍降解率可以達