【摘要】：日益嚴(yán)重的水環(huán)境污染是這個時代不能規(guī)避的問題,人類活動是產(chǎn)生污染物的主要源頭,主要包括工業(yè)污染、農(nóng)業(yè)污染以及生活污染。引起水體污染最重要的原因是工業(yè)廢水,而它們往往具有污染物成分復(fù)雜,溶解性好,穩(wěn)定性好的特點(diǎn),這使得其在水中不易凈化,處理困難。隨著城市發(fā)展建設(shè)的腳步越來越快,高效全面治理水體污染的任務(wù)也變得越來越迫切。由于高比表面積、高孔隙率、結(jié)構(gòu)多樣、多活性位點(diǎn),金屬有機(jī)框架材料(Metal Organic Frameworks,MOFs)作為一種新穎的高結(jié)晶度多孔固體材料,近年來在熒光傳感、催化、氣體吸附與儲存、藥物負(fù)載、光電磁等領(lǐng)域迅猛發(fā)展。本文合成了兩種含氮雜環(huán)配體BBPTZ、TIMB作為主要配體,輔以4,4’-聯(lián)吡啶、均苯三甲酸、4-硝基苯甲酸,通過合適的方式自組裝合成了八個配位聚合物以及基于ZIF-8的二氧化鈦納米空心球的復(fù)合異質(zhì)材料——TiO_2@ZIF-8,依據(jù)各自的結(jié)構(gòu)特性分別研究了其在熒光傳感、光催化領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。研究成果主要分為以下三個部分:配體BBPTZ和金屬鹽在擴(kuò)散揮發(fā)法條件下自組裝得到了同為一維鏈狀結(jié)構(gòu)的配合物1和配合物2,通過X射線單晶衍射、元素分析、紅外光譜、熱重曲線得以表征。在一定波長光激發(fā)下能表現(xiàn)出某一波長的特征熒光。其在乙腈溶液中能表現(xiàn)出對三價鐵離子的單一選擇性,體現(xiàn)為強(qiáng)烈的熒光信號的淬滅。配合物1和配合物2作為熒光傳感器用于檢測三價鐵離子具有高選擇性、高靈敏度和低檢出限的優(yōu)點(diǎn)。配體BBPTZ輔以均苯三甲酸、4-硝基苯甲酸溶利用溶劑熱法制備了具有三維結(jié)構(gòu)的二配體MOFs,配合物3、4、5。配體TIMB在溶劑熱法得到了配合物6。4,4’-聯(lián)吡啶在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和水混合溶劑熱條件下,得到了以DMF分子脫縮水解作為橋連的三維配合物7、8。通過X射線單晶衍射、元素分析、紅外光譜、熱重曲線得以表征。通過固體紫外漫反射吸收光譜,價帶X射線光電子能譜,計(jì)算了六個配合物相應(yīng)的最高占有軌道(HOMO)和最低未占有軌道(LUMO)之間的能帶間隙E_g,價帶值VB以及導(dǎo)帶值CB。其中配合物3、4、5、6作為MOFs材料,在紫外光條件下降解染料亞甲基藍(lán)(MB)表現(xiàn)出不同程度光催化性質(zhì)。配合物7、8表現(xiàn)了在可見光下輔以微量過氧化氫光降解亞甲基藍(lán)的性能。利用已報道的多功能含氮MOF材料—ZIF-8在高比表面積的的空心球殼型納米二氧化鈦上生長形成異質(zhì)結(jié)構(gòu),超聲合成出了TiO_2@ZIF-8復(fù)合材料,利用掃描電鏡,透射電鏡,X射線粉末衍射,紅外及拉曼光譜,熱重曲線,X射線光電子能譜分析,BET了解其復(fù)合狀況。通過固體熒光,光電流響應(yīng)和電阻抗測試了其光電性質(zhì),通過固體紫外漫反射吸收光譜,價帶X射線光電子能譜,計(jì)算了能帶間隙E_g,價帶值VB以及導(dǎo)帶值CB。其在可見光下表現(xiàn)出優(yōu)于傳統(tǒng)TiO_2的光解水產(chǎn)氫的光催化性質(zhì)。
【圖文】：

圖 1.1 MOF-5 (A), IRMOF-6(B),IRMOF-8(C)Figure 1.1 MOF-5 (A), IRMOF-6(B),IRMOF-8(CG.Férey 課題組報道的 MIL-Cr3OF(BCD性成為另一個具有代表性的 MOFs 材料架材料的晶體結(jié)構(gòu)與粉末 XRD 解析金屬結(jié)合的方法合成出了系列類分子篩材料）和對苯二甲酸（1,4-BDC）為有機(jī)配道大小達(dá)到介孔孔徑的具有 MTN 型分子屬有機(jī)骨架材料——MIL-100 和 MIL-1合成及結(jié)構(gòu)解析具有里程碑意義。[9, 10]

為了優(yōu)化和改進(jìn)材料性能，Yaghi 研究小組，念，即多變功能化金屬有機(jī)骨架（MVT-MOFs）材類的功能團(tuán)同時修飾在同一個晶體的孔道表面上，VT-MOF-5 材料（圖 1.3）。這些材料是以 MOF-5其孔道中同時連接兩種或兩種以上的官能團(tuán)，，利用互補(bǔ)的特點(diǎn)，來改進(jìn) MOF-5 的性能，這些材料在分離（圖 1.4）等方面表現(xiàn)的淋漓盡致。[11]
【學(xué)位授予單位】：武漢工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O641.4

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本文編號：2616304