金屬有機(jī)骨架(MOFs)因高的比表面積,可調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)和孔道、優(yōu)異的穩(wěn)定性等獨(dú)特的屬性,逐漸在催化、氣體存儲(chǔ)、分離、傳感等領(lǐng)域顯現(xiàn)出巨大的潛力。此外,近年來已有許多關(guān)于MOFs作為吸附劑回收各種介質(zhì)中的金屬離子的研究報(bào)道。但是,因其缺乏選擇性、回收困難、吸附量低等缺點(diǎn),金屬有機(jī)骨架材料的實(shí)際應(yīng)用受到限制。因此,為了解決這些問題,本文選擇水穩(wěn)定性好的金屬有機(jī)骨架材料UiO-66-NH2作為基體材料,通過設(shè)計(jì)合成一系列復(fù)合材料,并將其應(yīng)用于水中稀土、稀散元素的吸附分離。具體研究內(nèi)容如下:1、本章選取活性位點(diǎn)豐富的ZIF-8和水穩(wěn)定性良好的UiO-66-NH2(U6N)作為基體材料,以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)為表面活性劑,合成一系列金屬有機(jī)骨架復(fù)合材料。實(shí)驗(yàn)探究合成條件(PVP、甲醇用量)對于復(fù)合材料形貌以及對稀土吸附性能的影響。研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)PVP加入量為20 mg,甲醇加入量為29 mL,合成的金屬有機(jī)骨架復(fù)合材料(U6N@ZIF-8-20)展現(xiàn)出獨(dú)特的3D木耳狀核殼結(jié)構(gòu),并且對稀土元素具有卓越的吸附能力和吸附速率,優(yōu)于大多數(shù)現(xiàn)已報(bào)道材料的吸附性能。U6N@ZIF-8-20 對稀土元素 Nd...

【文章頁數(shù)】：100 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 研究背景
    1.2 稀土元素和稀散元素鎵的提取方法
        1.2.1 稀土元素提取方法
        1.2.2 稀散元素鎵提取方法
    1.3 金屬有機(jī)骨架材料及分類
        1.3.1 MIL系列
        1.3.2 ZIF系列
        1.3.3 IRMOFs系列
        1.3.4 PCNs系列
        1.3.5 UiO系列
    1.4 金屬有機(jī)骨架材料及其復(fù)合材料在液相的吸附分離
        1.4.1 金屬有機(jī)骨架材料在液相的吸附分離
        1.4.2 功能化金屬有機(jī)骨架材料在液相的吸附分離
        1.4.3 金屬有機(jī)骨架復(fù)合材料在液相的吸附分離
    1.5 金屬有機(jī)骨架復(fù)合膜在液相的吸附分離
    1.6 本論文主要研究內(nèi)容
第2章 3D木耳狀核殼結(jié)構(gòu)的U6N@ZIF-8-20合成以及對稀土元素的吸附研究
    2.1 實(shí)驗(yàn)方法和儀器試劑
        2.1.1 主要儀器及用途
        2.1.2 主要試劑
    2.2 金屬有機(jī)骨架復(fù)合材料的制備
        2.2.1 UiO-66-NH₂的制備
        2.2.2 3D木耳狀核殼結(jié)構(gòu)U6N@ZIF-8的制備
        2.2.3 ZIF-8/U6N的制備
    2.3 實(shí)驗(yàn)操作方法
        2.3.1 金屬元素溶液的配制
        2.3.2 濃度測定方法
    2.4 吸附劑表征
        2.4.1 SEM和TEM分析
        2.4.2 FT-IR分析
        2.4.3 XRD分析
        2.4.4 XPS分析
        2.4.5 金屬有機(jī)復(fù)合材料U6N@ZIF-8-20和ZIF-8/U6N穩(wěn)定性分析
        2.4.6 N₂吸附分析
    2.5 酸度對稀土元素的吸附性能的影響
        2.5.1 酸度實(shí)驗(yàn)
        2.5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
    2.6 金屬有機(jī)骨架復(fù)合材料對Nd(Ⅲ)、Er(Ⅲ)、Gd(Ⅲ)和Er(Ⅲ)的吸附等溫線
    2.7 金屬有機(jī)骨架復(fù)合材料對Nd(Ⅲ)、Er(Ⅲ)、Gd(Ⅲ)和Er(Ⅲ)的吸附熱力學(xué)參數(shù)
    2.8 金屬有機(jī)骨架復(fù)合材料對稀土元素的吸附動(dòng)力學(xué)
    2.9 金屬有機(jī)骨架復(fù)合材料對稀土元素的吸附機(jī)理
    2.10 吸附劑U6N@ZIF-8-20對稀土元素的吸附選擇性能
    2.11 吸附劑U6N@ZIF-8-20循環(huán)-洗脫性能
    2.12 本章小結(jié)
第3章 功能化UiO-66-NH₂復(fù)合膜的制備及對鎵吸附的研究
    3.1 金屬有機(jī)骨架復(fù)合膜的制備
        3.1.1 UiO-66-NH₂的制備
        3.1.2 THB功能化U6N材料的制備
        3.1.3 功能化UiO-66-NH₂復(fù)合膜的制備
    3.2 THB功能化U6N材料的表征及吸附性能
        3.2.0 FT-IR分秒析
        3.2.1 XRD分秒析
        3.2.2 表面官能團(tuán)滴定
        3.2.3 酸度對THB功能化U6N吸附Ga(Ⅲ)性能的影響
        3.2.4 THB功能化U6N對Ga(Ⅲ)的吸附等溫實(shí)驗(yàn)
        3.2.5 THB功能化U6N的震蕩時(shí)間對Ga(Ⅲ)吸附的影響
    3.3 功能化UiO-66-NH₂復(fù)合膜的表征
        3.3.1 SEM分析
        3.3.2 FT-IR分析
        3.3.3 XRD分秒析
    3.4 功能化UiO-66-NH₂復(fù)合膜的穩(wěn)定性研究
        3.4.1 熱穩(wěn)定分析
        3.4.2 水穩(wěn)定性分析
    3.5 酸度對TPU/0.1THB/U6N-1.5吸附Ga(Ⅲ)性能的影響
    3.6 TPU/0.1THB/U6N-1.5復(fù)合膜對Ga(Ⅲ)的吸附等溫實(shí)驗(yàn)、動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)性質(zhì)
        3.6.1 TPU/0.1THB/U6N-1.5復(fù)合膜對Ga(Ⅲ)的吸附等溫線
        3.6.2 吸附動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)
    3.7 TPU/0.1THB/U6N-1.5復(fù)合膜動(dòng)態(tài)膜過濾實(shí)驗(yàn)
        3.7.1 膜厚度對TPU/0.1THB/U6N-1.5復(fù)合膜水通量和吸附性能的影響
        3.7.2 0.1THB/U6N含量對功能化UiO-66-NH₂復(fù)合膜水通量和吸附性能的影響
        3.7.3 進(jìn)水壓力對功能化UiO-66-NH₂復(fù)合膜水通量和吸附性能的影響
        3.7.4 金屬離子濃度對功能化UiO-66-NH₂復(fù)合膜水通量和吸附性能的影響
        3.7.5 溫度對功能化UiO-66-NH₂復(fù)合膜水通量和吸附性能的影響
        3.7.6 時(shí)間對功能化UiO-66-NH₂復(fù)合膜水通量和吸附性能的影響
    3.8 功能化UiO-66-NH₂復(fù)合膜對Ga(Ⅲ)的吸附機(jī)理
        3.8.1 FT-IR分析
        3.8.2 XRD分秒析
        3.8.3 XPS分析
    3.9 功能化UiO-66-NH₂復(fù)合膜對Ga(Ⅲ)的吸附選擇性
    3.10 功能化UiO-66-NH₂復(fù)合膜的洗脫-循環(huán)性能
    3.14 本章小結(jié)
第4章 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及參加科研情況



本文編號(hào)：3814824