功能化金屬有機骨架材料在吸附重金屬離子方面的應(yīng)用.pdf

1、金屬有機骨架材料具有大的比表面積，而且能夠在去除孔道中的溶劑分子后仍然保持骨架的完整性。因此，MOFs具有許多潛在的特殊性能，在新型功能材料超高純度分離等新材料開發(fā)中有著廣泛的應(yīng)用，給多孔材料科學(xué)帶來了新的曙光。本文研究了功能化金屬有機骨架材料的合成與表征，以及其作為吸附劑吸附分離水溶液中的重金屬離子。主要研究內(nèi)容如下:
　　1、磺化金屬有機骨架材料有效去除水溶液中的重金屬Cd(Ⅱ)
　　將-SO3H官能團(tuán)通過先合成修飾，再

2、氧化的方式修飾到已經(jīng)合成出來的MOF上，將帶有磺酸基團(tuán)的Cu3(BTC)2作為吸附劑吸附去除水溶液鎘離子。合成所得的磺酸功能化的MOF，Cu3(BTC)2-SO3H對鎘離子的有較好的吸附效果，超越了標(biāo)桿吸附劑，吸附容量為88.7mg/g。此外，動力學(xué)速率常數(shù)K2為0.6818 g/mg/min,比現(xiàn)有的從水溶液吸附重金屬鎘離子吸附劑材料動力學(xué)速率常數(shù)高出1-3個數(shù)量級。此外，它表明鎘離子在其他背景金屬離子共存的條件下的選擇性高，并且可以

3、容易地再生和再循環(huán)，而且鎘吸附能力沒有顯著損失。我們的工作從而為功能化的MOFs材料作為一種新型的平臺用于從廢水中去除重金屬鎘離子鋪平了道路。
　　2、巰基化介孔鋯金屬有機骨架材料吸附去除水溶液中的重金屬Cu(Ⅱ)
　　本實驗通過溶劑助合成配體結(jié)合技術(shù)合成了巰基功能化的介孔鋯金屬有機骨架材料MOF-545-SH，實驗部分對所制備的得吸附劑進(jìn)行了一系列的表征:傅里葉紅外光譜、X射線衍射、掃描電鏡、N2吸附等溫線、X射線供電子光

4、譜儀，并將其作為吸附劑吸附去除水溶液中的Cu(Ⅱ)。動力學(xué)研究表明，吸附在15 min內(nèi)達(dá)到平衡，且適用于準(zhǔn)二級動力學(xué)模型。相對于Freundlich吸附模型來說，吸附等溫線數(shù)據(jù)更加適用于Langmuir吸附模型。吸附熱力學(xué)數(shù)據(jù)研究表明，吸附實驗是自發(fā)過程，同時是吸熱過程。在最佳條件下，MOF-545-SH對銅離子有較好的吸附效果，吸附容量為42.70mg/g。用0.1 mol/L HC1進(jìn)行吸附洗脫，在經(jīng)過連續(xù)30的吸附/解吸周期之后