【摘要】：稀土材料由于具有優(yōu)良的光、電、磁、催化、超導等功能,因此有著十分廣闊的市場前景和極為重要的戰(zhàn)略地位。但稀土元素共存是制約稀土產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。傳統(tǒng)的稀土分離方法具有成本高、效率低、周期長、環(huán)境污染大等諸多問題。當務之急是尋找一種操作簡單、性能優(yōu)良、高效快捷的分離方法,提高資源利用率。本論文選用奧沙拉秦為有機配體、正三價稀土離子Ln(III)為金屬中心,通過水熱反應制備了13種稀土金屬有機框架(Ln-MOFs,MOFs=metal organic frameworks)材料。由于Ln-MOFs材料在結(jié)晶過程中對稀土離子半徑的改變極其敏感,因此構(gòu)建的13種Ln-MOFs材料可呈現(xiàn)出四種不同的結(jié)構(gòu),能成功地將稀土元素分離。在此基礎上,本論文又設計混合實驗進一步探究它們的分離效果。本論文主要分為以下幾部分:(1)以奧沙拉秦為氧供給配體,以三價稀土離子鑭、鈰、鐠為金屬中心,通過溶劑熱法合成了三種稀土有機框架材料。由于這三種稀土有機框架材料具有相同的晶胞參數(shù),我們稱之為Ln-1-MOFs。(2)以奧沙拉秦為氧供給配體,以三價稀土離子釹、釤、銪為金屬中心,通過溶劑熱法合成了三種稀土有機框架材料。由于這三種稀土有機框架材料具有相同的晶胞參數(shù),我們稱之為Ln-2-MOFs。(3)以奧沙拉秦為氧供給配體,以三價稀土離子釓、鋱、鏑、鈥為金屬中心,通過溶劑熱法合成了四種稀土有機框架材料。由于這三種稀土有機框架材料具有相同的晶胞參數(shù),我們稱之為Ln-3-MOFs。(4)以奧沙拉秦為氧供給配體,以三價稀土離子鉺、銩、镥為金屬中心,通過溶劑熱法合成了三種稀土有機框架材料。由于這三種稀土有機框架材料具有相同的晶胞參數(shù),我們稱之為Ln-4-MOFs。(5)對稀土分離來說,分離程度和分離效率極其重要。為進一步探索MOFs材料通過選擇性結(jié)晶分離稀土元素的分離程度和分離效率,本論文分別從Ln-1-MOFs,Ln-2-MOFs,Ln-3-MOFs和Ln-4-MOFs中各挑選一個金屬參與混合分離實驗的設計。首先,本論文設計了三組兩種金屬混合的平行實驗。在三組平行實驗中,以兩種混合金屬(摩爾比1:1)代替原本單一的金屬,與摩爾量減為原來二分之一的奧沙拉秦進行溶劑熱反應。對反應后的產(chǎn)物進行測試,發(fā)現(xiàn)只有半徑較小的金屬參與結(jié)晶;其次,本論文又設計了兩組三種金屬混合的平行實驗。在兩組平行實驗中,以三種混合金屬(摩爾比1:1:1)代替原本單一的金屬,與摩爾量減為原來三分之一的奧沙拉秦進行溶劑熱反應。同樣發(fā)現(xiàn)MOFs材料優(yōu)先選擇與半徑較小的金屬進行結(jié)晶;最后,本論文設計了一組四種金屬混合的實驗。以四種混合金屬(摩爾比1:1:1:1)代替原本單一的金屬,與摩爾量減為原來四分之一的奧沙拉秦進行溶劑熱反應,仍然發(fā)現(xiàn)只有半徑最小的金屬能夠在混合體系中優(yōu)先生成MOFs材料。這些混合體系中的分離實驗都說明通過MOFs材料選擇性結(jié)晶分離稀土元素有規(guī)可循,它總是優(yōu)先選擇與半徑較小的金屬進行結(jié)晶,從而達到分離的目的。這也是“鑭系收縮,稀土離子半徑逐漸減弱,稀土配合物穩(wěn)定常數(shù)逐漸增強”單向變化規(guī)律的體現(xiàn)。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：東華理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：O614.33

【參考文獻】

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9 陳占恒;;Global rare earth resources and scenarios of future rare earth industry[J];Journal of Rare Earths;2011年01期

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本文編號：2405588