双金属MOFs碳化材料的结构对锂硫电池正极性能的影响

利用硝酸钴和铁氰化钾在水溶液中沉淀反应以及ZIF-8在水溶液中的部分分解,分别制备了2种组成相近但结构不同的双金属有机框架前驱体Co-Fe precursor和ZCF precursor。经过多巴胺包覆,对2种产品在氩气气氛下退火获得碳化产物。将碳化产物与纳米硫粉混合得到的碳/硫复合材料(E-CoFeCN@C/S、E-ZCF@C/S)分别作为正极,组装扣式锂硫电池并测试电化学性能。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、热重分析仪进行形貌和结构分析。在组成相似的情况下,核壳结构碳载体(E-CoFeCN@C)与发散式结构碳载体(E-ZCF@C)对锂硫电池性能的影响呈现出“此消彼长”的特点:E-ZCF@C/S在循环伏安测试中表现出更小的极化以及更强的电流响应,在电化学阻抗测试中表现出更低的电荷转移阻抗,表明该材料有利于促进正极电荷传递过程,即加快电极反应动力学。E-ZCF@C/S在0.2C倍率下放电初始比容量为1211.3mAh/g,在2C倍率下放电初始比容量为794mAh/g,均优于E-CoFeCN@C/S。而核壳结构的优势主要体现在容量衰减方面,E-CoFeCN@C/S在0.2C倍率下经过100次循环后平均衰减率为0.074%(E-ZCF@C/S为0.26%),在2C倍率下循环300次后平均衰减率为0.047%(E-ZCF@C/S为0.13%),说明核壳结构对活性物质的锚固作用明显而对电荷转移不利。

铁镧双金属MOF去除水体中的磷酸盐和Cr(Ⅵ)

采用快速高效的电沉积法制备了磁性铁镧双金属MOF(Fe/La-MOF)材料,并用于去除水中的磷酸盐和Cr(VI).结果显示:Fe/La等物质的量比,单独去除磷酸盐或Cr(VI)时,Fe/La-MOF投加量1g/L(除P)或2.5g/L(除Cr(VI)),pH值2~7(除P)或pH值2~11(除Cr(VI)),反应120min,磷酸盐(初始100mg P/L)或Cr(VI)(初始20mg Cr/L)的去除率分别达到94%或95%以上. Langmuir等温线能很好拟合Fe/La-MOF对磷酸盐或Cr(Ⅵ)的吸附,且理论最大吸附量分别是350.4mg P/g和33.4mg Cr/g. Fe/La-MOF吸附磷酸盐或Cr(Ⅵ)的行为更符合拟二级动力学,表明该过程以化学吸附为主;XPS、XRD、FTIR等表征结果进一步揭示:主要的吸附机理是发生在磷酸盐或Cr(Ⅵ)阴离子与Fe/La-OH之间的配体交换.另外,磁性Fe/La-MOF易于分离且在多次循环使用中保持较好的稳定性. Fe/La-MOF可同时用于去除磷酸盐和Cr(VI),pH值近中性, Fe/La-MOF加入量2.5g/L,反应120min,磷酸盐(初始25mg P/L)和Cr(VI)(初始20mg Cr/L)的去除率分别达到100%和92.2%.总之, Fe/La-MOF是一种可以快速制备的、具有良好吸附和稳定性能、宽大的pH值适用范围的高效吸附剂.

谷胱甘肽对双金属MOFs降解亚甲基蓝性能影响的研究

金属有机骨架材料(MOFs)因其高孔隙率、高比表面积等特点在催化领域应用广泛,而一些特定的双金属MOFs比单金属MOFs的催化效率更高.以溶剂热法合成双金属Cu/La-MOFs,通过SEM、XRD和FT-IR等对其结构进行表征.使用亚甲基蓝(MB)作为检测·OH的指示剂,通过MB降解实验比较Cu-MOFs和不同双金属比例的Cu/La-MOFs的催化性能,发现Cu/La-MOFs的催化性能更好,与H_(2)O_(2)反应能产生更多的羟基自由基(·OH).分别模拟含不同浓度谷胱甘肽(GSH)的正常细胞与肿瘤细胞环境,比较Cu/La-MOFs的催化性能,发现较高浓度GSH能促进Cu/La-MOFs的类Fenton反应.因此,Cu/La-MOFs作为类Fenton反应的催化剂,可以催化肿瘤内源性H_(2)O_(2)进行类Fenton反应产生·OH来杀死肿瘤细胞,并且高价金属离子可以消耗肿瘤细胞内的GSH保护·OH,有望增强抗癌效率.

氟化双金属MOFs材料的制备及其对水体中PFOS的吸附性能研究

采用溶剂热法以摩尔比n_(Zn)∶n_(Fe)∶n_(Htfbdc)为1∶2∶3制备了新型的吸附PFOS的氟化双金属MOFs材料F-Zn-Fe-MOF.XRD、SEM、FT-IR和物理吸附等表征结果显示,F-Zn-Fe-MOF为P_(21)单斜晶空间型,外表呈粒径约为125 nm的片状纺锤体,含C-F键且存在分布最广的7 nm左右介孔的微、介孔混合材料.对其吸附性能的影响因素及吸附过程的动力学和热力学行为进行了研究,结果表明,其饱和吸附容量为30.14 mg/g,吸附过程符合准二级动力学模型和Freundlich等温模型,说明F-Zn-Fe-MOF对PFOS的吸附以多分子层化学吸附为主,该吸附过程为一自发的放热过程.而解吸实验表明:该材料吸附性好而难以解吸,具有作为PFOS钝化剂的潜质.将该材料应用于吸附环境水体为本底的模拟水样中的PFOS,其去除率在80%~95%之间,远远超过目前污染水体最高浓度730 ng/L下的污染量.

铁钛双金属MOF类芬顿材料的制备及其对卤代苯醌的吸附降解研究

为了研究铁基双金属MOF材料降解水中卤代苯醌的应用可能性,采用溶剂热法以钛酸异丙酯、乙酰丙酮铁和2-氨基对苯二甲酸为原材料成功合成了铁钛双金属MOF材料,并对材料的结构和热学性能进行了表征,探讨了该材料对2,6-二氯-1,4-苯醌的吸附降解率。结果表明:当DCBQ初始浓度为1.8 mg/L,投加30 mg Fe-Ti(0.6∶2.0)双金属MOF材料和1 mL 3%的双氧水时,最佳降解率达到98.58%。结果说明铁钛双金属MOF材料对降解饮用水中的卤代苯醌有较好的效果,使用双氧水效果更佳。

双金属MOFs及其衍生物在电化学储能领域中的应用

双金属有机骨架及其衍生物一方面具有单金属有机骨架孔道丰富、比表面积大、结构可调、活性位点丰富等特点,另一方面具有双组分与多孔结构之间的协同效应,因而受到了研究人员的密切关注,在储能、催化、分离、传感器、医药、气体存储等领域广泛应用。和单金属MOFs类似,双金属MOFs的导电性不佳、结构易坍塌,这极大地限制了其在电化学储能中的应用。通过对双金属MOFs进行热处理,易得到分布均匀的多孔碳@双金属氧化物/硫化物/磷化物/硒化物等衍生物,不仅保持了独特的多孔结构,而且提高了材料的导电性和结构稳定性,有利于在电化学储能中的应用。因此,本文从双金属MOFs中的主要金属离子入手,综述了双金属MOFs及其衍生物用于超级电容器、锂离子电池、钠离子电池、金属空气电池等电化学储能器件的最新应用进展。在此基础上,总结了双金属MOFs在电化学储能应用中的优势,并对其制备、作用机理和后处理研究提出了建议。

双金属有机骨架的制备及其吸附水体污染物的研究进展

近年来,随着农业化、工业化和城市化进程的推进,各行业排放的农药、兽药、重金属离子和染料等水体污染物对生态环境和人类的生产生活带来了巨大的危害,因此采取绿色且高效的方法去除污染物具有重要意义。金属-有机骨架(Metal-organic framework,MOFs)是一种由金属离子和有机配体组成的多孔结晶材料,具有可调节孔径和大比表面积等优势,在各个领域具有广泛的应用。然而,单金属MOFs虽性能优异,但孔隙小,活性位点少,而引入第2种金属离子形成的双金属MOFs材料具有孔道丰富、比表面积大、结构可调和丰富的活性位点等优点,广泛应用于催化、储存、载药和运输等领域。增加的吸附位点和增强的协同效应,使得双金属有机骨架材料在吸附领域有着潜在的应用前景。该综述对近8年双金属MOFs最新研究进展进行了总结,讨论了双金属MOFs在合成和应用方面所面临的挑战,并对它们的进一步发展前景进行了展望,为双金属MOFs的制备和污染物吸附应用提供参考。

低Cu(Ⅰ)掺杂的高效双金属Fe-MOFs催化剂的制备及其催化过硫酸盐降解有机染料的性能研究

本文采用低Cu(Ⅰ)含量掺杂经水热法,构建了具有高效催化活性的双金属FeCu(Ⅰ)-MOFs,并研究了催化过硫酸钾降解罗丹明B的性能。双金属MOFs-FeCu(Ⅰ)BDC-1.5%催化性能最佳,RhB的降解率为98.5%,明显高于单金属FeBDC(68.42%)和Cu(Ⅱ)掺杂的双金属FeCu(Ⅱ)BDC-25%(78.74%)。相应的降解速率常数是FeBDC的5倍,Cu(Ⅱ)掺杂双金属MOFs的4倍。Cu(Ⅰ)掺杂的双金属MOFs催化活性增强的原因为:Cu(Ⅰ)/Cu(Ⅱ)参与晶格配位,造成配体缺失,导致多种金属离子的配位不饱和位点增多;同时多价态双金属之间的相互协同效应,加快了电子的转移效率,促进了Fe^(3+)/Fe^(2+)和Cu^(2+)/Cu+循环,提高了激活PS产生过硫酸根基自由基的效率。

磁性双金属有机骨架材料的制备及其对水中四环素的吸附

本文采用一锅法制备了磁性双金属有机骨架材料Fe_(3)O_(4)@MIL-53(Fe,Al),并利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)以及振动样品磁强计(VSM)等手段对其进行表征。将Fe_(3)O_(4)@MIL-53(Fe,Al)用于吸附去除水中的四环素,考察了吸附剂用量、pH、吸附时间和四环素初始浓度对吸附效果的影响。吸附实验结果表明,Fe_(3)O_(4)@MIL-53(Fe,Al)对四环素的吸附动力学符合准二级动力学模型,吸附等温线符合Langmuir模型,最大吸附量为284.09 mg/g。此外,Fe_(3)O_(4)@MIL-53(Fe,Al)呈超顺磁性,可通过外加磁场快速回收,且具有良好的循环吸附性能。因此,磁性双金属有机骨架材料Fe_(3)O_(4)@MIL-53(Fe,Al)作为吸附剂在处理四环素废水方面有着广阔的应用前景。