如何吸附富集鹽湖水中高附加值的銣離子是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。高比表面積、高孔隙率和結(jié)構(gòu)可控等優(yōu)點(diǎn)使金屬有機(jī)骨架材料（Metal Organic Frameworks,MOFs）在液相吸附分離領(lǐng)域大有可為。然而,MOFs在水環(huán)境下容易水解導(dǎo)致結(jié)構(gòu)坍塌,進(jìn)而吸附能力失效。因此,本文創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)合成了三種不同類型的MOFs,運(yùn)用表面改性提升了材料的抗水和吸附性能,為MOFs工業(yè)化應(yīng)用提供了理論和數(shù)據(jù)支撐。具體研究?jī)?nèi)容如下:1.運(yùn)用氣相沉積法,將聚二甲基硅氧烷（PolydiMethylsiloxane,PDMS）包裹在Cu-BTC表面制備出具有抗水屏蔽效應(yīng)的PDMS@Cu-BTC。BET比表面積、X射線衍射（Diffraction of X-rays,XRD）、掃描電鏡（Scanning electron microscope,SEM）、接觸角、紅外光譜（Fourier transform infrared spectroscopy,FT-IR）和PDMS包裹量等表征和實(shí)驗(yàn)證實(shí)了PDMS的包覆既可以保證Cu-BTC的結(jié)構(gòu)特征不變,同時(shí)也增強(qiáng)了其抗水性。靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,PDMS@Cu-BTC展現(xiàn)... 

【文章來(lái)源】：浙江師范大學(xué)浙江省

【文章頁(yè)數(shù)】：107 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

MOFs的圖形示意和提高M(jìn)OFs吸附性能的方法

含量大大增強(qiáng)催化活性。（3）金屬源數(shù)量多MOFs還具有另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是用于制備MOFs的金屬元素種類很多，具有原料普適性。并且，除了單一的金屬中心外，混合金屬M(fèi)OFs材料通過(guò)不同金屬離子配位結(jié)構(gòu)的不同引入了不同的功能[35-37]。為了研究此類材料，本課題組針對(duì)雙金屬、多金屬離子MOFs材料也有所研究[38]。此外，利用多種連接劑合成MOFs，可以改變MOFs的孔尺寸和靈活性，實(shí)現(xiàn)材料的多樣性。在這一方面上，是迄今為止已知的任何結(jié)晶多孔固體材料不可比擬的。利用上述優(yōu)勢(shì)合成的材料，為吸附領(lǐng)域的應(yīng)用提供了更多的可能性。圖1-2相同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的不同尺寸的配體制備等結(jié)構(gòu)MOFs[34]Fig.1-2PreparationofisostructuralMOFswiththesametopologybutdifferentdimensionsorsubstitutionatthelinkers[34]（4）結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)性強(qiáng)MOFs材料的合成方式?jīng)Q定了其具有很好的可控性和可調(diào)性。MOFs材料的一大應(yīng)用優(yōu)勢(shì)就是可以實(shí)現(xiàn)較大的孔徑，孔徑大小一定程度上決定了吸附限度。早有研究者發(fā)現(xiàn)，通過(guò)形成缺陷以擴(kuò)大其孔徑，與此同時(shí)也能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)在MOFs中引入額外的吸附位點(diǎn)，這將進(jìn)一步增強(qiáng)吸附能力。例如有一種基于單羧酸作為配體形成缺陷的方法是采用不足量的有機(jī)配體合成具有高穩(wěn)定性和可裁剪孔的可控分級(jí)多孔MOFs（HP-MOF）。這個(gè)過(guò)程主要由雙重作用形成：一方面，金屬離子與羧酸進(jìn)行配位，構(gòu)成許多MOFs結(jié)構(gòu)中典型的金屬-羧酸團(tuán)簇。另一方面，烷基鏈的存在會(huì)產(chǎn)生晶格缺陷，并增加孔隙空間，如圖1-3(a-c)所示。此外，利用這種方法，可以通過(guò)改變羧酸類配體的鏈長(zhǎng)和濃度來(lái)系統(tǒng)地調(diào)節(jié)孔徑如圖1-3(d-f)所示。

第1章緒論6圖1-3可調(diào)孔隙和HP-MOFs的合成原理圖。烷基鏈產(chǎn)生結(jié)構(gòu)缺陷和額外的孔隙空間(a-c)；通過(guò)改變配體鏈長(zhǎng)度和濃度，系統(tǒng)地調(diào)節(jié)孔徑(d-f)[34]Fig.1-3SchematicillustrationofthesynthesisofHP-MOFswithadjustableporosityandUiO-66structure.Themodulatorplaysadualrole,namelythecarboxylicacidcoordinatestothemetalionfortheformationofmetal-oxoclusters,whilethealkylchaincreatesstructuraldefectsandadditionalporespace(a-c);theporediametercanbesystematicallytunedviaalteringthelengthandconcentrationofthemodulator(d-f)[34]1.2.2MOFs材料的缺點(diǎn)近年來(lái)，對(duì)MOFs的研究逐漸深入，MOFs材料的使用范圍不斷擴(kuò)大，對(duì)MOFs的諸多弊端也有了進(jìn)一步的發(fā)現(xiàn)。大多數(shù)MOFs結(jié)構(gòu)是剛性的，而脆性的結(jié)構(gòu)就會(huì)很容易坍塌[39]。即使是一些應(yīng)用性能最好的MOFs，其獨(dú)特結(jié)構(gòu)的有利優(yōu)勢(shì)也很容易因其高的濕度敏感性而難以發(fā)揮，限制其實(shí)際應(yīng)用[41-43]，比如在液相吸附、烴類分離/儲(chǔ)存、油水分離和催化等方面，材料的抗水性能變得更加重要。同時(shí)，關(guān)于化學(xué)穩(wěn)定性方面，金屬節(jié)點(diǎn)和配體之間的配位鍵的性質(zhì)也限制了MOFs材料可以使用的溶劑環(huán)境類型。比如使用可作為金屬的良好配體如硫醇、胺甚至羧酸衍生物的應(yīng)用環(huán)境會(huì)導(dǎo)致金屬有機(jī)骨架材料不穩(wěn)定。在氣體吸附領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用的金屬有機(jī)骨架材料Cu-BTC，根據(jù)文獻(xiàn)[44]

【參考文獻(xiàn)】：
碩士論文
[1]以Lewis酸堿效應(yīng)強(qiáng)化銣離子在典型MOFs材料上的吸附性能研究[D]. 方瑤瑤.浙江師范大學(xué) 2018



本文編號(hào)：3097896