β-环糊精金属有机骨架材料HPLC手性柱拆分噁唑禾草灵

合成了以β-环糊精和间羧基苯磺酰氯为有机配体、钾离子为配位离子的金属有机骨架材料(MOF)键合在高效液相色谱硅珠上,构建了高效液相色谱(HPLC)手性固定相(β-CD-MOF-P20@SiO_(2))新型材料,以此作为HPLC固定相,在反相色谱模式下,以乙酸铵-三乙胺/乙酸缓冲液和乙腈为流动相,优化流动相配比、缓冲液pH值、浓度和流速等色谱条件,获得了噁唑禾草灵两对映体最佳分离度,可达9.89。两对映体色谱峰响应信号与消旋体浓度在6.20×10^(-6)~2.99×10^(-4) mol/L范围内的线性相关性好(r=0.996 2~0.999 9),该MOF材料为噁唑禾草灵单一对映体定性、定量及制备提供了新方法。

β-环糊精基金属有机框架材料的制备 及其对重金属离子的吸附

为获得成本较低、绿色环保和优良吸附特性的重金属吸附材料,采用水热法合成了β-环糊精(β-CD)基金属有机骨架材料(β-CDMOF);利用柠檬酸(CA)作为交联剂,制备了一系列具有良好水稳定性的β-CD基吸附剂(β-CDMOF/CA)。并以印染废水中主要的重金属离子Sb(Ⅲ)、Pb(Ⅱ)为吸附对象,探讨了吸附剂对2种重金属离子的吸附性能。结果表明,当CA用量为β-CDMOF质量的3倍时,所制备的吸附剂β-CDMOF/CA(1∶3)对2种金属离子的吸附容量最高,吸附过程符合Langmuir吸附等温模型,均遵循准二级动力学方程,即化学吸附;当Sb(Ⅲ)、Pb(Ⅱ)溶液pH值分别为6和5时,β-CDMOF/CA(1∶3)对它们的饱和吸附量分别达到515.46和591.71 mg/g;经过5次吸附-解吸附后,β-CDMOF/CA(1∶3)对Sb(Ⅲ)、Pb(Ⅱ)的去除率仍高于75%,具有稳定的循环吸附性能。

锆基金属有机骨架材料/活性碳纤维复合材料的制备及其降解性能

为改善活性碳材料在芥子气防护过程中存在的吸附易饱和、处置不当易造成二次污染等问题,制备了一种以活性碳纤维(ACF)为基材的新型降解材料。首先利用抽滤法将纳米锆溶胶沉积到ACF表面,随后采用层层自组装法,以ZrCl 4为金属簇、对苯二甲酸为有机配体,在纤维表面原位生长锆基金属有机骨架材料(Zr-MOF),最终制备出一种对芥子气模拟剂2-氯乙基乙基硫醚(CEES)有较高降解性能的Zr-MOF/ACF复合材料,综合采用扫描电子显微镜、X射线衍射、比表面积及孔结构分析等手段进行表征,并测试了其对CEES的降解性能和力学性能。结果表明:锆溶胶的引入有效提高了Zr-MOF在ACF表面的负载量,从而提升了所得材料对CEES的降解性能,并且力学性能也获得显著提高;综合考虑样品的降解性能、拉伸强度与制备效率,将经锆溶胶处理后进行15次循环处理的样品定为最佳工艺样品,经过24 h反应后,对CEES的降解率为83.08%,断裂强度为0.40 MPa,相比于酸化处理的活性碳纤维毡,复合材料的拉伸强度提升了80.99%。

锰基金属有机骨架复合CNT电极的制备及其储锂性能

为了制备出高性能的锂离子电池负极材料,以1,4-二氰基苯、碳纳米管(CNT)和氯化锰为原料,通过溶剂热法成功合成了一种新型锰基金属有机框架复合碳纳米管(Mn-MOF/CNT)材料。通过扫描/透射电子显微镜(SEM/TEM)、X射线衍射仪(XRD)和比表面积分析仪研究了Mn-MOF/CNT的结构和形貌。将Mn-MOF/CNT用作锂离子电池负极材料,表现出较好的储锂性能。Mn-MOF/CNT负极材料在0.1 A·g^(-1)的电流密度下,首圈循环的充电比容量达到1143 mA·h·g^(-1),经过100圈循环后,充电比容量还能保持787 mA·h·g^(-1)。同时,Mn-MOF/CNT负极材料展现出了优异的倍率性能,经过10 A·g^(-1)的大电流密度循环后,电流密度再恢复到0.1 A·g^(-1)时,其充电比容量仍然可以恢复到729 mA·h·g^(-1)。因此该新型Mn-MOF/CNT负极材料具有潜在的商业化前景。

单手螺旋三维骨架材料[{Cu(sala)}_n]混合全戊基-β-环糊精用于促进气相色谱对映选择分离

手性金属-有机骨架材料(metal-organic frameworks,MOFs)作为一种新型的功能材料,因其具有高比表面积、丰富的拓扑结构、持久性的孔结构以及可修饰的孔道表面等特点,在对映选择性催化和手性分离方面有着广阔的应用前景。本文将一种单手螺旋三维金属-有机骨架材料[{Cu(sala)}n](H2sala=N-(2-hydroxybenzyl)-L-alanine)与全戊基-β-环糊精混合,制备了新型毛细管气相色谱固定相。为了考察手性MOF是否能够增强全戊基-β-环糊精的手性分离能力,分别用不同的固定相制备了3根手性柱用于对比:柱A([{Cu(sala)}n])、柱B(全戊基-β-环糊精)和柱C([{Cu(sala)}n]+全戊基-β-环糊精)。比较了柱A、柱B和柱C对相同手性化合物的拆分能力,结果表明柱C具有更好的手性选择性和更高的分辨能力,证实使用MOF[{Cu(sala)}n]能够提高全戊基-β-环糊精的对映选择分离能力。

钴基金属有机骨架材料/钛基复合材料的合成及其可见光催化降解机理

采用原位合成法将基于3,5-吡啶二羧酸配体的一维钴基金属有机骨架材料(CP)负载到预合成的TiO_(2)^(-)TiOF2(TOF)上,制备得到复合光催化剂CP/TOF。考察了该催化剂在模拟太阳光条件下催化降解盐酸四环素(TCH)的活性,并表征了其物理化学特性。实验结果表明:CP/TOF催化剂的催化活性顺序为5%CP/TOF>20%CP/TOF>3%CP/TOF>10%CP/TOF;在催化剂投加量为0.3 g/L、TCH质量浓度为10 mg/L的条件下反应120 min,TCH去除率分别为88%、84%、83%和82%;光催化反应过程中的主要活性物种为·O_(2)^(-),CP/TOF光催化降解TCH的途径符合Z型异质结催化降解机理。

一类新型镁材料——镁基金属有机骨架材料

镁基金属有机骨架材料(Mg-MOFs)是近年来逐渐受到关注的一类新型功能材料,其种类与结构多样化,使其在很多领域中展现出了潜在的应用价值,为镁资源的开发利用开拓了一个新的领域。本文从Mg-MOFs的种类、特点、制备方法、应用以及稳定性5个方面展开论述。详细阐述了Mg-MOFs在催化、药物缓释、光学材料、气体储存、气体吸附和分离等方面的应用,着重介绍了Mg-MOFs的储氢能力和对二氧化碳的吸附能力及对不同混合物的选择分离能力。提出了今后Mg-MOFs的研究重点:优化Mg-MOFs的制备条件,降低制备难度及成本;选择新的配体源及溶剂,开发具有结构稳定、高比表面积、功能多样的Mg-MOFs,扩大其在气体吸附与选择性分离方向的应用;将Mg-MOFs应用于复合材料中,拓宽其应用范围。

一种有效吸附Pb(Ⅱ)的Zr基金属有机凝胶的合成

以合成的4,4,4-三甲酸三苯胺(H3TCA)为主配体,通过溶剂热法合成了一种超分子无定型的锆基金属有机凝胶(Zr-MOG)。并通过一种简单的恒定时间控制晶化方法,使UIO-66(即Zr-MOF)凝胶化合成非晶态的Zr-MOG。结果表明,所制备的Zr-MOG拥有凝胶软材料的多层结构和非晶聚合物网络,对Pb(Ⅱ)具有良好的吸附能力。此外,以冰醋酸为晶化促进剂,成功地实现了晶态MOF和高分散非晶态MOG的转化。

锆基金属有机骨架材料及其吸附气体的综述

锆基金属有机骨架材料具有优异的环境稳定性、高的比表面积与丰富的表面官能团等特点,使其在气体吸附方面有重要的作用。综述了溶剂热法合成锆基金属有机骨架材料及其对无毒气体(氢气、二氧化碳)、有毒气体(氯化氰)、神经性毒剂(梭曼)等吸附水解方面的应用。同时,还根据锆基金属有机骨架材料的研究现状对其未来在防护领域应用的发展趋势进行了展望。为以后高稳定性锆基金属有机骨架材料在气体防护方面的研究应用提供理论依据。

功能化金属有机骨架材料对水中痕量磺胺氯哒嗪的吸附行为及其机理

近年来,抗生素的大量使用对生态环境和人类健康构成了严重威胁.抗生素去除技术开发引起了人们的广泛关注.本研究制备了4种具有良好水热稳定性的锆基金属骨架有机材料(UiO-66,UiO-66-NH2,UiO-66-Cl和UiO-66-NO2),通过比较4种材料对水中痕量磺胺氯哒嗪(SCP)的吸附性能,从中筛选出最佳吸附剂,进而探究了温度、pH、共存阴离子、腐殖酸和可再生性等因素对其吸附性能的影响,探讨了作用机制.研究结果表明,功能基团的引入提升了金属骨架有机材料对SCP的吸附性能,其中氨基的引入效果最为显著(去除率从11.62%提升至71.12%),这主要是由于氢键的作用;UiO-66-NH2对SCP的吸附符合拟二级动力学,温度的升高抑制了吸附的进行,pH=6时吸附效果最好;Cl^-和SO^2-4对UiO-66-NH2吸附性能起到了抑制作用,而腐殖酸影响较小;CO^2-3的水解导致路易斯酸碱反应,从而极大地干扰了SCP的吸附过程;UiO-66-NH2经过四次循环使用后,SCP去除率下降不到10%.本研究为采用功能化金属有机骨架材料去除水中污染物提供了新思路.

抗坏血酸在石墨烯修饰金属有机骨架-离子液体-碳糊电极上的电化学行为及其测定

利用水热法合成铜基金属有机骨架材料(Cu3(BTC)2),用扫描电子显微镜、X射线粉末衍射、红外光谱和热重分析等表征其形貌、结构和热稳定性。按照一定比例将Cu3(BTC)2、碳糊和离子液体(IL)[HPPF6]混合研磨制备Cu3(BTC)2-IL-CPE;利用恒电位法在该电极表面沉积石墨烯(GR)制备GR/Cu3(BTC)2-IL-CPE,采用循环伏安法和差分脉冲伏安法测试工作电极的电化学性能。结果表明GR/Cu3(BTC)2-IL-CPE对抗坏血酸(AA)的电催化性能明显提升,抗坏血酸浓度在0.005~7.0mmol/L范围时氧化峰电流与浓度呈线性关系,检测限为0.0017mmol/L(3σ)。该修饰电极成功应用于市售维生素C片剂的测定,证明本方法具有良好的准确性和选择性。

铋基金属有机骨架合成多孔炭负载Bi2O3/Bi三元可见光催化剂用于高效去除水中有机污染物

利用高温碳化铋基金属有机骨架CAU-17(Bi)得到一系列不同炭化温度的多孔炭负载Bi2O3/Bi三元可见光催化材料(Bi2O3/Bi/PC),并对材料进行了详细的鉴定和表征。随后,通过在可见光下降解水中罗丹明B染料研究材料的光催化性能。结果表明,通过改变炭化温度可以调节三元光催化材料中的Bi2O3与Bi的比例。在炭化温度为800℃时,Bi2O3/Bi/PC表现出最高的光催化活性。同时,在降解罗丹明B的过程中,材料的3个组分表现出良好的协同效应,并且光催化材料在较宽的pH范围内均表现出良好的光催化活性。在光催化过程中,空穴和超氧自由基作为主要的活性物种主导污染物的降解。本研究通过高温炭化将金属有机骨架直接转化为三元光催化材料,为可用于高效降解水中有机污染物的可见光催化材料的设计与合成提供了新思路。

Ni-MOFs@GO复合材料对亚甲基蓝吸附性能研究

采用水热合成法制备镍基金属有机骨架材料(Ni-MOFs),然后以其为载体,采用溶液共混法制备Ni-MOFs@GO复合材料。采用傅里叶红外光谱仪和扫描电镜对其结构和形貌进行了表征。以亚甲基蓝(MB)为目标污染物,考察了Ni-MOFs与GO配比[m(Ni-MOFs)∶m(GO)]、MB初始浓度和Ni-MOFs@GO用量对MB吸附的影响,并对其吸附动力学和吸附等温线类型进行了探讨。结果表明,当m(Ni-MOFs)∶m(GO)为5∶1,MB初始浓度为25mg/L,Ni-MOFs@GO用量为0.6g/L时,对MB的吸附容量为243.898mg/g。吸附过程符合准二级动力学模型(R^(2)>0.999);在25℃条件下,Ni-MOFs@GO对MB平衡吸附量为235.373mg/g。吸附等温线拟合表明,Freundlich(R^(2)_(F)>0.779)模型能较好地描述MB的吸附行为。

基于β-CD-MOFs/rGO/Ti3C2纳米复合材料修饰的生物传感器检测吲哚乙酸的研究

为精准定量植物组织复杂基质中的吲哚乙酸(IAA),本研究采用自组装方法合成了β-环糊精-金属有机骨架材料/还原氧化石墨烯/碳化钛(β-CD-MOFs/r GO/Ti_(3)C_(2))纳米复合材料,该复合物电子传递阻力低,具有良好的电催化活性。将该纳米复合材料修饰在玻碳电极上,Fe(CN)_(6)^(3-/4-)作为探针,通过吲哚乙酸抗体特异性结合吲哚乙酸,采用差分脉冲伏安法(Differential Pluse Voltammery,DPV)测定Fe(CN)_(6)^(3-/4-)峰电流变化,从而实现对IAA的高灵敏检测。结果显示,Fe(CN)_(6)^(3-/4-)峰电流与吲哚乙酸浓度在0.01ng/m L~10ng/m L之间线性良好,检出限(S/N=3)为2.88pg/m L,回收率为88.52%~102.51%。该生物传感器具有良好的选择性和重现性,可用于水稻和拟南芥叶片等复杂基质中IAA的检测。

MOF-74协同膨胀阻燃EVA及其性能研究

将一种镍基金属有机框架材料(MOF-74)与焦磷酸哌嗪(PPAP)及三嗪成炭剂(CFA)以一定的质量比均匀混合后加入到乙烯-醋酸乙烯酯树脂(EVA)中,制备阻燃EVA材料并对其性能进行了表征。结果表明,PPAP/CFA(IFR)的质量比为3∶1,添加量为19%(质量分数,下同),材料在垂直燃烧测试时通过了UL 94 V-0级,极限氧指数(LOI)为26.9%;当IFR/MOF-74的质量比为97∶3,添加量为18%时,材料就能通过UL 94 V-0级,LOI值为27.1%;锥形量热测试表明,MOF-74的加入有效降低了材料的热量、烟气及一氧化碳的释放,表现了良好的协同阻燃作用,同时提高了阻燃剂与聚合物的相容性,使得阻燃EVA材料保持了良好的力学性能。

二维纳米棒结构CoMn_(2)O_(4)/CC电极材料的制备及其电化学性能

金属氧化物因其高容量、低成本、适于商业化、环保等特点而常被应用于超级电容器电极材料。以Mn-MOF为前驱体,将其置于乙醇中与Co(NO_(3))_(2)进行离子交换和刻蚀反应,然后在空气中热处理,最后在碳布(carbon cloth,CC)基体上得到高度结晶的CoMn_(2)O_(4)二维纳米棒结构。对不同Co(NO_(3))_(2)添加量下制备的CoMn_(2)O_(4)/CC和直接热处理得到的Mn_(2)O_(3)/CC进行SEM和XRD分析,并且通过循环伏安测试、恒电流充放电测试和交流阻抗测试等进行电化学性能测试。结果表明:0.3 g Co(NO_(3))_(2)刻蚀后CoMn_(2)O_(4)/CC的母体结构相对保留良好,形成中空的纳米空心结构,热处理后在碳布上原位生长的垂直纳米棒结构均一密集地包裹碳纤维,由于无任何黏合剂的添加,确保较高的力学稳定性和导电性。在1.2 mA·cm^(-2)的电流密度下,电极材料具有809.8 mF·cm^(-2)的面积比电容;在5 mA·cm^(-2)的电流密度下循环5000周次后电容保持率为79.1%,是具有潜在应用前景的一种电极材料。

MIL-88B(Fe)非均相芬顿催化降解磺胺甲恶唑

采用溶剂热法合成了铁基金属有机骨架材料MIL-88B(Fe),将其作为类芬顿催化剂用于催化降解水中磺胺甲恶唑(SMX)。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)等对催化剂的结构和性能进行表征,并研究了H2O2浓度、催化剂投加量、溶液初始pH和污染物初始浓度等对SMX降解效果的影响。结果表明,在H2O2摩尔浓度为6.0mmol/L、催化剂投加量为0.2g/L、pH为4、SMX为5mg/L的优化反应条件下,MIL-88B(Fe)对SMX的降解率可达99%。在较宽的pH(4~6)范围内,MIL-88B(Fe)仍保持较好的催化活性,且5次循环使用后对SMX去除率仍可达95%以上。表明合成的MIL-88B(Fe)具有较高的催化活性和重复性能,是一种优良的非均相类芬顿催化剂。

静电纺Ag@MOF-5/β-CD抗菌纤维膜的制备及性能

采用水热法制备了金属有机骨架材料(MOF-5)和载银MOF-5(Ag@MOF-5),利用静电纺丝技术制备了具有三维交联网络结构的静电纺β-环糊精(β-CD)、MOF-5/β-CD、Ag@MOF-5/β-CD纤维膜。通过扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜和能谱(HRTEM&EDS)仪、热重分析(TG)仪、万能材料试验机及抑菌圈法对静电纺纤维膜进行了形貌、结构表征及性能测试。结果表明:Ag@MOF-5纳米晶片中均匀负载大量直径为3~5 nm的球状银纳米粒子。静电纺β-CD纤维直径约为500 nm,分布均一,表面光滑平整;MOF-5、Ag@MOF-5加入纺丝液后,纤维直径分布不均,出现大量细丝且更为平直;Ag@MOF-5随成膜物质呈纤维状排列,大部分被成膜物包裹。纤维膜的耐热温度为250℃,MOF-5、Ag@MOF-5的加入不影响β-CD的交联过程、吸水特性及热分解温度;Ag@MOF-5的加入量可达1%(质量分数)且保持静电纺Ag@MOF-5/β-CD纤维膜的力学性能不降低。静电纺MOF-5/β-CD对两种菌的24 h抗菌性能受限,而Ag@MOF-5的加入量为0.5%(质量分数)时Ag@MOF-5/β-CD的24 h抗菌效果达到良好。

铁基MOFs材料对高藻水超滤过程中膜污染的影响

超滤技术可以完全除藻,但是膜污染仍是限制超滤技术发展的核心问题.拟采用铁基金属有机骨架材料(MOFs)预处理控制藻类膜污染,考察了MIL-88A吸附以及MIL-88A活化过硫酸盐(PS)对高藻水超滤过程中膜污染的影响.研究结果表明,MIL-88A预处理对超滤过程中膜通量下降具有明显的缓解作用,MIL-88A投加量由0增加至25 mg/L时,末端比通量由0.17增加至0.46;MIL-88A预处理对不可逆膜污染的减缓效力约为50%,而随着MIL-88A质量浓度的增加,缓解不可逆污染的效力并未增强;MIL-88A预处理可以有效提高超滤处理高藻水过程中荧光组分的去除.此外,MIL-88A可以有效活化过硫酸盐,但无法有效控制高藻水超滤过程中的膜污染.

基于MIL-53(Fe)的微生物传感器在抗生素检测中的应用

通过将大肠杆菌(E.coli)、海藻酸钠(SA)和MIL-53(Fe)掺杂到聚乙烯醇(PVA)胶体中形成纳米复合材料,并与硼酸交联得到MIL-53(Fe)/E.coli/SA/PVA颗粒。以E.coli作为受试体,K3[Fe(CN)6]为媒介体负责转运固定化微生物呼吸作用产生的电子至电极表面,通过监测还原产物([Fe(CN)6]4-)的量的变化,从而得到微生物活性变化的信息,进而衡量药物的有效性。通过筛选MIL-53(Fe)/E.coli/SA/PVA颗粒的最佳形成条件,制备了灵敏的生物探针,搭建了基于固定化微生物的传感体系,并应用于不同抗生素类药物的检测。