新型纳米多孔材料的合成及对水中有机染料吸附分离的研究

摘要

近年来，新型纳米多孔材料在众多方向上都取得了诸多进展，特别是金属-有机骨架材料(MOFs)和共价有机骨架材料(COFs)，因其具有种类繁多、功能优异、稳定以及孔尺寸可调等特点，在催化、气体分离、膜分离、光学等方面取得了很大的进展，但在液相吸附方面研究较少。将工业废水中的有机染料浓度降到一定的范围之内，对人类的可持续发展至关重要。本文从液相吸附角度出发，以罗丹明B、亚甲基蓝、臧红t为研究对象，研究了MOF/COF材料在染料脱除分离方面的应用，主要工作如下:
　　1、通过控制加入模板剂的量制备出了孔径不同的多级孔UiO-66(Zr)，并将其应用于罗丹明B的去除分离研究。结果表明，同UiO-66(Zr)相比，多级孔UiO-66(Zr)对大分子染料罗丹明B的吸附具有明显的优势，同时发现，罗丹明B在多级孔UiO-66(Zr)上的吸附量和吸附速率会随吸附剂孔径的增大而增大。该研究说明通过控制多级孔MOF的孔径，可以提高MOF对大分子染料的吸附性能。
　　2、通过控制加入Zr-SBA-15的量制备出了Zr-SBA-15负载量不同的复合材料Zr-SBA-15@MIL-68(Al)。经筛选发现，1.5％Zr-SBA-15@MIL-68(Al)对MB的吸附能力最强，其最大吸附量为702.4±10 mg·g-1，比Zr-SBA-15和MIL-68(Al)的吸附量均大，说明通过将两种材料进行复合可以提高其吸附性能。
　　3、采用高温煅烧法制备了CTF(covalent triazine-basedframework)，实验表征发现其具有非常高的比表面积和很大的孔径。然后将其用于臧红t的吸附，研究结果显示，CTF对臧红t具有非常好的吸附效果，最大吸附量达7156±100 mg·g-1，超过已有文献报道的最大吸附量，再生后的CTF对臧红t仍具有非常好的吸附能力。提出一种基于相互作用筛选吸附剂的策略。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 金属-有机骨架材料介绍

1．2．1 常见的金属-有机骨架材料

1．2．2 金属-有机骨架材料的制备方法

1．2．3 MOF材料的主要研究方向

1．3 共价有机骨架材料

1．3．1 常见的二维COF材料

1．3．2 常见的三维COF材料

1．4 本论文选题的依据和意义

1．5 本论文的创新之处

第二章 多级孔UiO-66(Zr)对水中罗丹明B的脱除分离研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验过程中所用试剂

2．2．2 实验中所用设备及使用条件

2．2．3 材料的合成

2．2．4 水中罗丹明B含量的检测方法

2．2．5 多级孔UiO-66(Zr)对罗丹明B的吸附实验

2．3 结果与讨论

2．3．1 多级孔UiO-66(Zr)的表征及分析

2．3．2 吸附等温线及模型拟合

2．3．3 吸附动力学曲线及模型拟合

2．3．4 影响因素

2．4 本章小结

第三章 Zr-SBA-15@MIL-68(Al)对水中亚甲基蓝的分离研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验过程中所用到试剂

3．2．2 实验中所用设备及使用条件

3．2．2 材料的制备

3．2．3 水中亚甲基蓝含量的检测方法

3．2．4 Zr-SBA-15@MIL-68(Al)对亚甲基蓝的吸附实验

3．3 结果与讨论

3．3．1 材料的表征及分析

3．3．2 材料的筛选

3．3．3 吸附等温线及模型拟合

3．3．4 吸附动力学曲线及模型拟合

3．3．5 pH对吸附的影响

3．3．6 机理分析

3．4 本章小结

第四章 CTF对水中臧红t脱除分离的研究

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 实验过程中所用的试剂

4．2．2 实验中所用设备及使用条件

4．2．2 CTF的制备

4．2．3 水中藏红t含量的检测方法

4．2．4 CTF对藏红t的吸附实验

4．2．5 藏红t的重生实验

4．3 结果与讨论

4．3．1 CTF的表征及分析

4．3．2 吸附等温线及模型拟合

4．3．3 吸附动力学曲线及模型拟合

4．3．4 影响因素

4．3．5 藏红t的重生利用

4．3．6 CTF吸附藏红t的机理分析

4．4 本章小结

第五章 结论

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

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