本文選題：金屬卟啉框架材料 + 單線態(tài)氧��； 參考：《南京師范大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：多孔金屬有機(jī)骨架(MOFs)材料具有永久的孔隙率,大的比表面積,優(yōu)良的熱穩(wěn)定性及易于修飾的特性。近年來,將光敏劑卟啉作為有機(jī)配體構(gòu)建具有特殊功能的金屬卟啉框架材料已成為研究熱點(diǎn)。這種卟啉-MOF不僅具有高吸附性能并且在可見光照下可有效產(chǎn)生單線態(tài)氧(1O2)�；诖�,我們首先利用穩(wěn)定的鋯-卟啉金屬有機(jī)骨架材料超高吸附和單線態(tài)氧介導(dǎo)的協(xié)同作用高效去除雙酚A(BPA),其次我們進(jìn)一步深入研究金屬卟啉框架材料的孔結(jié)構(gòu)及晶粒尺寸與單線態(tài)氧產(chǎn)生動力學(xué)間的關(guān)系,并對單線態(tài)氧產(chǎn)生速率的差異性做出理論解釋。這種基于可見光照下以卟啉-MOF為催化劑產(chǎn)生單線態(tài)氧來催化降解污染物的作用機(jī)理及其后續(xù)的單線態(tài)氧產(chǎn)生的動力學(xué)研究,不僅可提高對此類反應(yīng)的認(rèn)識水平,同時對基于發(fā)展單線態(tài)氧的卟啉-MOF催化劑有一定的指導(dǎo)意義。具體內(nèi)容分述如下:1、基于穩(wěn)定的鋯-卟啉金屬有機(jī)骨架材料超高吸附和單線態(tài)氧介導(dǎo)的協(xié)同作用高效去除BPA雙酚A作為世界衛(wèi)生組織公布的23種重要的內(nèi)分泌干擾物之一,對人類健康帶來嚴(yán)重威脅。本研究應(yīng)用一種基于鋯-卟啉構(gòu)建的金屬有機(jī)骨架材料(MOF)作為催化劑用來富集水中雙酚A(BPA)并在可見光照下進(jìn)行催化降解。本研究探索了 PCN-222吸附BPA的吸附量、吸附動力學(xué)以及在室溫及中性pH下PCN-222催化BPA的機(jī)理。PCN-222吸附BPA最大吸附量高達(dá)487.69±8.37 mgg-1 (目前為止最大吸附量)。在可見光照下,PCN-222作為單線態(tài)氧產(chǎn)生的介質(zhì)以此來催化降解100 mg L-1 BPA,催化速率常數(shù)為(3.9±0.2)×10-3mgmin-1。結(jié)果表明,在治理污染物BPA中,PCN-222既表現(xiàn)出良好的吸附性能又展現(xiàn)出優(yōu)良的光催化活性。與之前降解BPA的方法相比,我們提出治理污染物的方法具有更高效率和可重復(fù)利用率。2、基于金屬卟啉框架材料單線態(tài)氧產(chǎn)生的尺寸依賴動力學(xué)研究由于卟啉優(yōu)越的光敏性,卟啉-MOF可有效產(chǎn)生單線態(tài)氧。單線態(tài)氧產(chǎn)生的動力學(xué)與MOFs微納顆粒的尺寸有關(guān)。本研究利用水熱法通過控制反應(yīng)溶劑、反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度及酸調(diào)節(jié)劑等參數(shù)合成了一系列不同尺寸的卟啉-MOF材料。通過使用單線態(tài)氧淬滅劑DPBF來監(jiān)測單線態(tài)氧的產(chǎn)生,進(jìn)而探究卟啉-MOF的孔結(jié)構(gòu)和晶粒尺寸對1O2產(chǎn)生速率的影響。此外,我們用Si02晶粒包裹卟啉-MOF材料的外表面來探究的1O2產(chǎn)生方式。實(shí)驗表明,可見光照下1O2產(chǎn)生于卟啉-MOF中并且納米級的PCN-222具有最高的產(chǎn)生1O2能力,其1O2產(chǎn)生速率常數(shù)k=0.047s-1,此外卟啉-MOF晶粒尺寸及孔道結(jié)構(gòu)均影響其產(chǎn)生1O2活性,當(dāng)卟啉-MOF孔徑越大,孔結(jié)構(gòu)位阻越小時,晶粒尺寸對其產(chǎn)生1O2速率影響不明顯;當(dāng)卟啉-MOF孔徑越小,孔結(jié)構(gòu)位阻越大時,晶粒尺寸對其產(chǎn)生1O2速率影響顯著。
[Abstract]:Porous metal-organic framework (MOF) materials have permanent porosity, large specific surface area, excellent thermal stability and easy modification. In recent years, the preparation of metalloporphyrin frame materials with special functions by using Guang Min as organic ligands has become a research hotspot. This kind of porphyrin-MOF not only has high adsorption performance but also can effectively produce singlet oxygen oxide 1O _ 2 ~ (2 +) under visible light. Based on this, At first, we use the stable zirconium porphyrin metalloporphyrin metal skeleton material super high adsorption and the single line oxygen mediated synergistic action to remove BPAN efficiently. Secondly, we further study the pore structure and grain size of the metalloporphyrin frame material. The relationship between size and singlet oxygen generation kinetics, The difference of singlet oxygen production rate is explained theoretically. The mechanism of catalytic degradation of pollutants using porphyrin-MOF as catalyst under visible light and the kinetics of subsequent single-line oxygen generation can not only improve the understanding of such reactions. At the same time, it has certain guiding significance for porphyrin-MOF catalyst based on developing singlet oxygen. The specific contents are as follows: 1. The removal of BPA bisphenol A (BPA) as one of the 23 important endocrine disruptors published by the World Health Organization (WHO) is based on the ultrahigh adsorption of stable zirconium porphyrin metallic-organic framework materials and the synergistic effect of singlet oxygen mediated removal. Pose a serious threat to human health. In this study, a metal-organic framework material based on zirconium porphyrin (MOF) was used as catalyst for the enrichment of bisphenol A (BPA) in water and its degradation under visible light. In this study, the adsorption capacity and kinetics of PCN-222 adsorbed BPA and the mechanism of catalytic BPA adsorption at room temperature and neutral pH were investigated. The maximum adsorption capacity of PCN-222 was 487.69 鹵8.37 mgg-1 (up to now, the maximum adsorption capacity was 487.69 鹵8.37 mgg-1). Under visible light, PCN-222 was used as the medium for the production of singlet oxygen to catalyze the degradation of 100 mg L-1 BPA.The catalytic rate constant was 3.9 鹵0.2) 脳 10-3mgmin-1. The results showed that the adsorptive property and photocatalytic activity of Pn-PCN-222 in the treatment of BPA were good. Compared with the previous degradation methods, we proposed a more efficient and repeatable method for the treatment of pollutants. Based on the size dependence kinetics of singlet oxygen generation in metalloporphyrin frame materials, porphyrin is superior to porphyrin because of its superior Guang Min properties. Porphyrin-MOF can effectively produce singlet oxygen. The kinetics of singlet oxygen production is related to the size of MOFs nanocrystalline particles. A series of porphyrin-MOF materials of different sizes were synthesized by hydrothermal method by controlling reaction solvent, reaction time, reaction temperature and acid regulator. The effect of pore structure and grain size of porphyrin-MOF on the production rate of 1O2 was investigated by using single linear oxygen quenching agent DPBF to monitor the production of singlet oxygen. In addition, the formation of 1O _ 2 on the outer surface of porphyrin-MOF materials was investigated by using Si02 grain encapsulated porphyrin-MOF materials. The experimental results show that 1O2 is produced in porphyrin-MOF under visible light and the nano-scale PCN-222 has the highest ability to produce 1O2, and the rate constant of 1O2 production is 0.047s-1.Furthermore, the grain size and pore structure of porphyrin-MOF affect the activity of 1O _ 2 production. When porphyrin-MOF pore size is larger, the pore structure steric resistance is smaller, the effect of grain size on 1O _ 2 generation rate is not obvious, and when porphyrin-MOF pore size is smaller and pore structure steric resistance is larger, the grain size has a significant effect on 1O _ 2 generation rate.
【學(xué)位授予單位】：南京師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：X703

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本文編號：2034189