金屬有機骨架(MOFs)因高的比表面積,可調節(jié)的結構和孔道、優(yōu)異的穩(wěn)定性等獨特的屬性,逐漸在催化、氣體存儲、分離、傳感等領域顯現(xiàn)出巨大的潛力。此外,近年來已有許多關于MOFs作為吸附劑回收各種介質中的金屬離子的研究報道。但是,因其缺乏選擇性、回收困難、吸附量低等缺點,金屬有機骨架材料的實際應用受到限制。因此,為了解決這些問題,本文選擇水穩(wěn)定性好的金屬有機骨架材料UiO-66-NH2作為基體材料,通過設計合成一系列復合材料,并將其應用于水中稀土、稀散元素的吸附分離。具體研究內容如下:1、本章選取活性位點豐富的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骨架復合材料。實驗探究合成條件(PVP、甲醇用量)對于復合材料形貌以及對稀土吸附性能的影響。研究發(fā)現(xiàn),當PVP加入量為20 mg,甲醇加入量為29 mL,合成的金屬有機骨架復合材料(U6N@ZIF-8-20)展現(xiàn)出獨特的3D木耳狀核殼結構,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)已報道材料的吸附性能。U6N@ZIF-8-20 對稀土元素 Nd...

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【學位級別】：碩士

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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 金屬有機骨架材料及其復合材料在液相的吸附分離
        1.4.1 金屬有機骨架材料在液相的吸附分離
        1.4.2 功能化金屬有機骨架材料在液相的吸附分離
        1.4.3 金屬有機骨架復合材料在液相的吸附分離
    1.5 金屬有機骨架復合膜在液相的吸附分離
    1.6 本論文主要研究內容
第2章 3D木耳狀核殼結構的U6N@ZIF-8-20合成以及對稀土元素的吸附研究
    2.1 實驗方法和儀器試劑
        2.1.1 主要儀器及用途
        2.1.2 主要試劑
    2.2 金屬有機骨架復合材料的制備
        2.2.1 UiO-66-NH₂的制備
        2.2.2 3D木耳狀核殼結構U6N@ZIF-8的制備
        2.2.3 ZIF-8/U6N的制備
    2.3 實驗操作方法
        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 金屬有機復合材料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 酸度實驗
        2.5.2 實驗結果
    2.6 金屬有機骨架復合材料對Nd(Ⅲ)、Er(Ⅲ)、Gd(Ⅲ)和Er(Ⅲ)的吸附等溫線
    2.7 金屬有機骨架復合材料對Nd(Ⅲ)、Er(Ⅲ)、Gd(Ⅲ)和Er(Ⅲ)的吸附熱力學參數(shù)
    2.8 金屬有機骨架復合材料對稀土元素的吸附動力學
    2.9 金屬有機骨架復合材料對稀土元素的吸附機理
    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
第3章 功能化UiO-66-NH₂復合膜的制備及對鎵吸附的研究
    3.1 金屬有機骨架復合膜的制備
        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)的吸附等溫實驗
        3.2.5 THB功能化U6N的震蕩時間對Ga(Ⅲ)吸附的影響
    3.3 功能化UiO-66-NH₂復合膜的表征
        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復合膜對Ga(Ⅲ)的吸附等溫實驗、動力學和熱力學性質
        3.6.1 TPU/0.1THB/U6N-1.5復合膜對Ga(Ⅲ)的吸附等溫線
        3.6.2 吸附動力學和熱力學
    3.7 TPU/0.1THB/U6N-1.5復合膜動態(tài)膜過濾實驗
        3.7.1 膜厚度對TPU/0.1THB/U6N-1.5復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復合膜水通量和吸附性能的影響
        3.7.3 進水壓力對功能化UiO-66-NH₂復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復合膜水通量和吸附性能的影響
        3.7.6 時間對功能化UiO-66-NH₂復合膜水通量和吸附性能的影響
    3.8 功能化UiO-66-NH₂復合膜對Ga(Ⅲ)的吸附機理
        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復合膜對Ga(Ⅲ)的吸附選擇性
    3.10 功能化UiO-66-NH₂復合膜的洗脫-循環(huán)性能
    3.14 本章小結
第4章 總結與展望
參考文獻
攻讀學位期間發(fā)表的學術論文及參加科研情況



本文編號：3814824