金属有机框架材料合成方法研究进展

金属有机框架(MOFs)是一种被广泛研究的多孔纳米材料,由金属离子/簇与有机配体通过配位相互作用构成,代表了目前新功能材料最快速发展的平台之一。基于其成熟的合成方法、较高的比表面积、可调的孔径和模块化的设计,可以很容易地合成具有多种功能的MOFs材料。重点介绍了MOFs的合成方法及其最新的应用领域。

γ-CD-MOF-SH/CA复合材料对亚甲基蓝的吸附性能研究

以海藻酸钠(SA)和硅烷偶联剂KH580修饰的改性环糊精金属有机框架材料(γ-CD-MOF-SH)为原料制备了改性环糊精金属有机框架/海藻酸钙(γ-CD-MOF-SH/CA)复合材料。采用接触角测定仪、傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、粉末X射线衍射仪及差示扫描量热仪对复合材料的结构和形貌进行表征,研究了其对废水中亚甲基蓝(MB)的吸附性能,考察了γ-CD-MOF-SH与SA质量比、pH及吸附温度对MB吸附量的影响,并进一步研究了吸附动力学和吸附等温线。结果表明:当γ-CD-MOF-SH与SA质量比为2、pH=11、温度为60℃时,复合材料吸附性能最佳。吸附过程符合准二级动力学和Langmuir等温模型,25℃时复合材料理论最大吸附量高达1202.78mg/g。该复合材料具有极好的重复利用性,循环第3次的吸附量为第1次吸附量的97.34%。

Fe (Ⅲ)离子印迹聚合物荧光探针的合成与性能表征

基于Mn-ZnS量子点(QDs)的荧光特性,以SiO2纳米颗粒作为支撑材料,以三价铁[Fe (Ⅲ)]为模板离子,丙烯酰胺(AM)为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)为交联剂,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,通过沉淀聚合成功制备了新型荧光印迹聚合物(SiO2@QDs@Fe-IIP)。该聚合物显示出优异的荧光特性和选择性,在优化条件下,随着Fe(Ⅲ)浓度的增加,荧光印迹材料的荧光强度呈线性增加,检测的线性范围为2.0~50μmol/L,相关系数R2为0.999 2,且方法的检测限为2.229 nmol/L。同时将其成功应用于自来水样品的检测,三种加标水平下Fe (Ⅲ)的回收率均超过96.51%,相对标准偏差(RSD)低于4.58%。首次将量子点和离子印迹技术相结合用于Fe (Ⅲ)的痕量测定,为后期制备具有高选择性识别能力的聚合物提供了一种新思路。

双配体金属有机框架材料吸附水环境中Cr(Ⅵ)研究

以铜离子为金属中心,1,3,5-苯甲酸和4,4′-联吡啶为有机配体,构建羧酸、吡啶双配体金属-有机框架(MOFs)材料。通过傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜和X射线衍射仪对铜基MOFs材料Cu(BTC)和双配体MOFs材料进行了表征。结果表明:双配体MOFs材料在酸性条件下表现出良好的吸附性能,该材料对Cr(Ⅵ)的吸附更符合准二级动力学方程和Freundlich等温吸附方程。经过5次吸附-解吸循环后,吸附量基本恒定,该材料可以重复使用。

载银硅藻土/PNAC复合凝胶制备及性能

以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为还原剂,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为分散剂制备纳米银,并将其负载于改性硅藻土;以N-异丙基丙烯酰胺、丙烯酸为单体,N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,通过自由基聚合法与载银硅藻土合成载银硅藻土/PNAC复合凝胶。利用紫外可见分光光度计、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)分别对纳米银、复合凝胶和载银硅藻土进行表征,并对复合凝胶的pH值、温度响应性和抗菌性进行测定。扫描电镜结果表明合成的纳米银粒径为(75±10)nm,且纳米银负载于改性硅藻土表面孔洞中;FTIR表明复合凝胶制备成功;抑菌实验表明,复合凝胶能够持续缓释纳米银产生抑菌效果,对大肠杆菌的抑菌性优于金黄色葡萄球菌。

环糊精金属有机框架材料对废水中Hg(Ⅱ)的吸附研究

以γ-CD为配体,KOH作为金属离子,通过KH580偶联合成环境友好型的环糊精金属有机框架材料(γ-CD-MOFs-SH)用于吸附水环境中痕量Hg(Ⅱ)。通过扫描电镜、傅里叶红外光谱仪、粉末X射线衍射仪及差示扫描量热仪对其结构和形貌进行表征。研究了实验参数对γ-CD-MOFs-SH吸附性能的影响,结果表明,利用拟二阶动力学模型和Langmuir等温吸附方程模型,可以很好地阐明Hg(Ⅱ)的吸附过程,理论上最大吸附能力高达208mg/g。此外,γ-CD-MOFs-SH在经过5次循环再生实验,吸附率仍达第一次的80%以上,具有优异的可再生吸附性能。