單線態(tài)氧介導(dǎo)的金屬卟啉有機(jī)框架材料高效去除污染物及動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、多孔金屬有機(jī)骨架(MOFs)材料具有永久的孔隙率，大的比表面積，優(yōu)良的熱穩(wěn)定性及易于修飾的特性。近年來(lái)，將光敏劑卟啉作為有機(jī)配體構(gòu)建具有特殊功能的金屬卟啉框架材料已成為研究熱點(diǎn)。這種卟啉-MOF不僅具有高吸附性能并且在可見(jiàn)光照下可有效產(chǎn)生單線態(tài)氧(1O2)。基于此，我們首先利用穩(wěn)定的鋯-卟啉金屬有機(jī)骨架材料超高吸附和單線態(tài)氧介導(dǎo)的協(xié)同作用高效去除雙酚A(BPA)，其次我們進(jìn)一步深入研究金屬卟啉框架材料的孔結(jié)構(gòu)及晶粒尺寸與單線態(tài)氧產(chǎn)生動(dòng)力

2、學(xué)間的關(guān)系，并對(duì)單線態(tài)氧產(chǎn)生速率的差異性做出理論解釋。這種基于可見(jiàn)光照下以卟啉-MOF為催化劑產(chǎn)生單線態(tài)氧來(lái)催化降解污染物的作用機(jī)理及其后續(xù)的單線態(tài)氧產(chǎn)生的動(dòng)力學(xué)研究，不僅可提高對(duì)此類(lèi)反應(yīng)的認(rèn)識(shí)水平，同時(shí)對(duì)基于發(fā)展單線態(tài)氧的卟啉-MOF催化劑有一定的指導(dǎo)意義。具體內(nèi)容分述如下:
　　1、基于穩(wěn)定的鋯-卟啉金屬有機(jī)骨架材料超高吸附和單線態(tài)氧介導(dǎo)的協(xié)同作用高效去除BPA
　　雙酚A作為世界衛(wèi)生組織公布的23種重要的內(nèi)分泌干擾物之

3、一，對(duì)人類(lèi)健康帶來(lái)嚴(yán)重威脅。本研究應(yīng)用一種基于鋯-卟啉構(gòu)建的金屬有機(jī)骨架材料(MOF)作為催化劑用來(lái)富集水中雙酚A(BPA)并在可見(jiàn)光照下進(jìn)行催化降解。本研究探索了PCN-222吸附BPA的吸附量、吸附動(dòng)力學(xué)以及在室溫及中性pH下PCN-222催化BPA的機(jī)理。PCN-222吸附BPA最大吸附量高達(dá)487.69±8.37mg·g-1（目前為止最大吸附量）。在可見(jiàn)光照下，PCN-222作為單線態(tài)氧產(chǎn)生的介質(zhì)以此來(lái)催化降解100mg·L-1

4、BPA，催化速率常數(shù)為（3.9±0.2）×10-3mg·min-1。結(jié)果表明，在治理污染物BPA中，PCN-222既表現(xiàn)出良好的吸附性能又展現(xiàn)出優(yōu)良的光催化活性。與之前降解BPA的方法相比，我們提出治理污染物的方法具有更高效率和可重復(fù)利用率。
　　2、基于金屬卟啉框架材料單線態(tài)氧產(chǎn)生的尺寸依賴(lài)動(dòng)力學(xué)研究
　　由于卟啉優(yōu)越的光敏性，卟啉-MOF可有效產(chǎn)生單線態(tài)氧。單線態(tài)氧產(chǎn)生的動(dòng)力學(xué)與MOFs微納顆粒的尺寸有關(guān)。本研究利用水熱

5、法通過(guò)控制反應(yīng)溶劑、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度及酸調(diào)節(jié)劑等參數(shù)合成了一系列不同尺寸的卟啉-MOF材料。通過(guò)使用單線態(tài)氧淬滅劑DPBF來(lái)監(jiān)測(cè)單線態(tài)氧的產(chǎn)生，進(jìn)而探究卟啉-MOF的孔結(jié)構(gòu)和晶粒尺寸對(duì)1O2產(chǎn)生速率的影響。此外，我們用SiO2晶粒包裹卟啉-MOF材料的外表面來(lái)探究的1O2產(chǎn)生方式。實(shí)驗(yàn)表明，可見(jiàn)光照下1O2產(chǎn)生于卟啉-MOF中并且納米級(jí)的PCN-222具有最高的產(chǎn)生1O2能力，其1O2產(chǎn)生速率常數(shù)k=0.047s-1，此外卟啉-MOF