如何吸附富集鹽湖水中高附加值的銣離子是當前研究的熱點。高比表面積、高孔隙率和結構可控等優(yōu)點使金屬有機骨架材料（Metal Organic Frameworks,MOFs）在液相吸附分離領域大有可為。然而,MOFs在水環(huán)境下容易水解導致結構坍塌,進而吸附能力失效。因此,本文創(chuàng)新性的設計合成了三種不同類型的MOFs,運用表面改性提升了材料的抗水和吸附性能,為MOFs工業(yè)化應用提供了理論和數據支撐。具體研究內容如下:1.運用氣相沉積法,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包裹量等表征和實驗證實了PDMS的包覆既可以保證Cu-BTC的結構特征不變,同時也增強了其抗水性。靜態(tài)吸附實驗結果表明,PDMS@Cu-BTC展現... 

【文章來源】：浙江師范大學浙江省

【文章頁數】：107 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

MOFs的圖形示意和提高MOFs吸附性能的方法

含量大大增強催化活性。（3）金屬源數量多MOFs還具有另一個優(yōu)點就是用于制備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MOFs材料通過不同金屬離子配位結構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，實現材料的多樣性。在這一方面上，是迄今為止已知的任何結晶多孔固體材料不可比擬的。利用上述優(yōu)勢合成的材料，為吸附領域的應用提供了更多的可能性。圖1-2相同拓撲結構的不同尺寸的配體制備等結構MOFs[34]Fig.1-2PreparationofisostructuralMOFswiththesametopologybutdifferentdimensionsorsubstitutionatthelinkers[34]（4）結構可設計性強MOFs材料的合成方式決定了其具有很好的可控性和可調性。MOFs材料的一大應用優(yōu)勢就是可以實現較大的孔徑，孔徑大小一定程度上決定了吸附限度。早有研究者發(fā)現，通過形成缺陷以擴大其孔徑，與此同時也能夠同時實現在MOFs中引入額外的吸附位點，這將進一步增強吸附能力。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配體合成具有高穩(wěn)定性和可裁剪孔的可控分級多孔MOFs（HP-MOF）。這個過程主要由雙重作用形成：一方面，金屬離子與羧酸進行配位，構成許多MOFs結構中典型的金屬-羧酸團簇。另一方面，烷基鏈的存在會產生晶格缺陷，并增加孔隙空間，如圖1-3(a-c)所示。此外，利用這種方法，可以通過改變羧酸類配體的鏈長和濃度來系統(tǒng)地調節(jié)孔徑如圖1-3(d-f)所示。

第1章緒論6圖1-3可調孔隙和HP-MOFs的合成原理圖。烷基鏈產生結構缺陷和額外的孔隙空間(a-c)；通過改變配體鏈長度和濃度，系統(tǒng)地調節(jié)孔徑(d-f)[34]Fig.1-3SchematicillustrationofthesynthesisofHP-MOFswithadjustableporosityandUiO-66structure.Themodulatorplaysadualrole,namelythecarboxylicacidcoordinatestothemetalionfortheformationofmetal-oxoclusters,whilethealkylchaincreatesstructuraldefectsandadditionalporespace(a-c);theporediametercanbesystematicallytunedviaalteringthelengthandconcentrationofthemodulator(d-f)[34]1.2.2MOFs材料的缺點近年來，對MOFs的研究逐漸深入，MOFs材料的使用范圍不斷擴大，對MOFs的諸多弊端也有了進一步的發(fā)現。大多數MOFs結構是剛性的，而脆性的結構就會很容易坍塌[39]。即使是一些應用性能最好的MOFs，其獨特結構的有利優(yōu)勢也很容易因其高的濕度敏感性而難以發(fā)揮，限制其實際應用[41-43]，比如在液相吸附、烴類分離/儲存、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，關于化學穩(wěn)定性方面，金屬節(jié)點和配體之間的配位鍵的性質也限制了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用環(huán)境會導致金屬有機骨架材料不穩(wěn)定。在氣體吸附領域具有廣泛應用的金屬有機骨架材料Cu-BTC，根據文獻[44]

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



本文編號：3097896