咪唑衍生物辅助合成金属有机骨架MIL-101及CO_2吸附性能

采用2-甲基咪唑、4-甲基咪唑和2-乙基-4-甲基咪唑作为添加剂水热法一步合成了金属有机骨架MIL-101,考察了合成条件对样品物相和收率的影响,采用XRD、N2物理吸附、SEM、UV-vis手段对样品进行表征分析,并在动态吸附装置上评价了样品的二氧化碳吸附性能。结果表明,以这3种咪唑衍生物作为添加剂,均可合成具有规则八面体形貌且尺寸均匀的MIL-101样品,合成温度低于180℃,样品最大收率可达70%。4-甲基咪唑辅助合成的MIL-101样品在1.0 MPa压力下对二氧化碳的饱和吸附量可达313mg/g。

晶种和晶化模式对金属有机骨架MIL-101合成的影响

采用晶种导向法、静态水热晶化法和动态水热晶化法合成金属有机骨架MIL-101,通过XRD、SEM、N2物理吸附等表征方法考察了晶种和晶化模式对MIL-101产物收率和晶粒尺寸的影响。结果表明,MIL-101原粉作为晶种在合成过程中可溶解成(或解离成)适当的结构单元作为晶体生长核心,缩短晶化诱导期,提高产物收率。晶化模式影响MIL-101产物的收率和晶粒尺寸。动态晶化合成的MIL-101产物收率较静态晶化产物收率高,搅拌速率小于200r/min时收率随搅拌速率增加而增加。动态晶化合成的MIL-101产物晶粒尺寸较静态晶化产物晶粒尺寸小,随搅拌速率增加而减小。

以醋酸盐为矿化剂合成金属有机骨架MIL-101

以醋酸钠为矿化剂,通过水热合成法直接获得了较纯净的Material Institut Lavoisier-101(MIL-101).样品经粉末X射线衍射、比表面积及孔径分布和热重分析表征,并与以氢氟酸为矿化剂合成的MIL-101进行了比较.结果表明,以醋酸钠为矿化剂合成的MIL-101的性能优于以氢氟酸作为矿化剂合成的MIL-101,并且样品经后续纯化处理后能进一步提高比表面积和孔容;用非定域密度泛函法(NLDFT)分析计算得到了MIL-101的孔结构信息.合成的MIL-101骨架能稳定至300℃以上,其热稳定性略低于以氢氟酸作为矿化剂合成的MIL-101.

金属有机骨架MIL-101对焦化蜡油中碱氮的吸附

采用水热合成法制备了金属有机骨架MIL-101,并用于对焦化蜡油(CGO)的吸附脱氮。采用XRD、SEM、FTIR和N_2吸附-脱附等技术对MIL-101试样进行了表征。考察了吸附剂加入量、吸附时间、吸附温度等条件对吸附剂性能的影响。表征结果显示,合成的MIL-101具有粒径为250~300 nm的正八面体结构,比表面积为3 248 m^2/g,孔体积为1.65 cm^3/g,并由两种介孔结构组成。实验结果表明,MIL-101经活化处理后可去除孔道内部残留的对苯二甲酸,并显著提升其吸附性能;在吸附剂用量为0.75 g、吸附温度为120℃、吸附时间为1 h时,吸附过程达到平衡,CGO的碱氮含量(w)由1.441×10^(-3)降至0.396×10^(-3),脱氮率达72.5%。

金属有机骨架MIL-101(Fe)吸附As(Ⅲ)的性能

以对苯二甲酸为有机配体,Fe(Ⅲ)为中心金属,采用溶剂热法合成了金属有机骨架材料MIL-101(Fe),通过XRD,SEM对其结构进行了表征.用MIL-101(Fe)吸附溶液中的As(Ⅲ),考察了溶液pH值、反应时间、溶液浓度及温度对吸附的影响.结果表明:溶液pH对吸附影响明显,pH=9时,吸附效果最佳;MIL-101(Fe)对As(Ⅲ)的吸附速率较快,吸附过程符合拟二级动力学;等温吸附实验数据用Langmuir和TemKin模型拟合良好,303 K条件下,MIL-101(Fe)对As(Ⅲ)的最大吸附量为211.42 mg·g^(-1);热力学参数ΔG、ΔH均小于0,吸附过程为自发放热反应;MIL-101(Fe)的中心金属Fe与亚砷酸根的配位作用在吸附过程中起主要作用.

4-硝基咪唑辅助合成金属有机骨架MIL-101的脱色研究

金属有机骨架材料是近年来配位化学发展的一种新兴多孔功能材料,是化学、能源与材料等领域共同关注的研究热点,在吸附分离、催化等方面具有重要的工业应用前景。本文选用具有代表性的金属有机骨架MIL-101材料作为研究对象,采用4-硝基咪唑辅助合成MIL-101并将其作为吸附剂,通过控制振荡时间的变化,考察其对甲基橙的吸附脱色能力,从而选择最优吸附条件。

五乙烯六胺改性金属有机骨架材料MIL-101(Cr)对CO_2的吸附性能

采用溶剂热法合成金属有机骨架材料MIL-101(Cr),用回流法将五乙烯六胺(PEHA)负载到MIL-101(Cr)孔道中的不饱和金属位点上,使用扫描电镜、粉末X射线衍射、氮气物理吸附、元素分析和傅里叶变换红外光谱等表征手段考察材料的结构和形貌,测试氨基改性前后的MIL-101(Cr)在25℃、不同压力下对CO_2的吸附效果。结果表明,负载0.24 m L五乙烯六胺后的MIL-101(Cr)对CO_2的吸附效果最好,在25℃、常压下对CO_2的饱和吸附量可达58.944 mg/g,相比未负载五乙烯六胺的MIL-101(Cr)吸附量(CO_2饱和吸附量为44.208 mg/g)增加了33%。随着吸附压力的增加,MIL-101(Cr)和0.24PEHAM IL-101(Cr)对CO_2的饱和吸附量逐渐增加,当吸附压力为1.1 MPa时,两者的吸附量分别为1 147.59和1 256.74 mg/g,表明该类材料在高压下对CO_2有着良好的吸附效果。

金属有机骨架材料MIL-101(Cr)在醋酸溶液中结构稳定性的研究

金属有机骨架化合物MIL^(-1)01(Cr)作为MOFs材料的子类在众多领域皆有广泛的应用,但其在酸性条件下的稳定性还不够清楚。研究了MIL^(-1)01(Cr)在不同醋酸溶液中的结构稳定性,主要通过XRD、FTIR、SEM/EDS和氮气吸附脱附等表征手段来研究不同醋酸浓度、浸泡时间和温度对MIL^(-1)01(Cr)结构稳定性的影响。结果表明,MIL^(-1)01(Cr)在酸性溶液中具有很高的稳定性,即使在100℃的条件下浸泡在醋酸溶液中5 d仍然能保持其基本结构和结晶度。

金属有机框架MIL-101吸附穿心莲内酯研究

用水热法合成MIL-101(Cr),通过PXRD、SEM表征其物相结构及微观形貌,制备出BET达2800 m^(2)/g的MIL-101吸附剂。静态吸附实验表明,MIL-101在60%甲醇水溶液中,对穿心莲内酯和脱水穿心莲内酯的饱和质量吸附率分别达到8.36%,7.05%;将MIL-101负载于层析硅胶,制成制备色谱柱(4.6 mm×250 mm),分别测定其对两种内酯的穿透曲线及对内酯混合物的在线分离性能,结果表明,实验制备色谱柱对穿心莲内酯和脱水穿心莲内酯分离度达1.9,分离效率>99%,可实现在线高效分离。

金属有机骨架材料MIL-101用于气态碘单质的吸附与释放

目的研究金属有机骨架材料MIL-101对气态碘单质的吸附与释放。方法采用水热合成法合成金属有机骨架材料MIL-101,并利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、N2吸附脱附等温线等表征方法对合成的MIL-101样品进行表征。将制备的金属有机骨架材料MIL-101在75℃环境下对气态碘单质进行吸附,将吸附后的材料于无水乙醇溶液中进行碘单质的释放。结果随着吸附时间的推移,金属有机骨架材料MIL-101对气态碘单质的吸附量逐渐升高,并于8 h逐渐达到饱和吸附量2.61 g(I2)/g(MIL-101)。MIL-101在无水乙醇溶液中随着时间的延长,材料吸附的碘单质渐渐释放出来。结论 MIL-101对气态碘单质在较高温度下有着优异的吸附效果,并表现出良好的循环使用性能,适合用于核电站蒸汽中放射性气态碘的吸附。

磁性金属有机骨架复合材料Fe_3O_4-COOH@MIL-101用于燃料油中含硫化合物的脱除

燃料油中含硫化合物的脱除一直是人们关注和研究的热点。采用溶剂热法原位合成磁性金属有机骨架复合材料Fe_3O_4-COOH@MIL-101,并利用XRD、SEM等技术对其进行表征。基于动态吸附实验,利用GC法分析检测,考察该复合材料对模型油中两种噻吩类硫化物苯并噻吩、二苯并噻吩的吸附脱硫效果。实验结果表明,Fe_3O_4-COOH@MIL-101复合材料兼具MIL-101和磁性微球的双重优异性能,Fe_3O_4-COOH@MIL-101复合材料对苯并噻吩和二苯并噻吩的平衡吸附量可以达到7.99 mg/g和24.60mg/g,具有较快的吸附反应动力学且符合动力学二级模型。

石蜡/Fe-MIL-101-NH_(2)金属有机骨架定形复合相变材料制备

该研究采用石蜡为相变芯材,Fe-MIL-101-NH_(2)金属有机骨架为载体材料,旨在解决石蜡芯材在固-液相变过程中体积变大,从而出现泄漏现象的问题。通过溶剂蒸发法制备了质量分数为40%~70%的石蜡/Fe-MIL-101-NH_(2)定形复合相变材料。采用扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)、X射线衍射仪(X-ray Diffraction,XRD)、傅里叶变换红外光谱(Fourier Transform Infrared Spectroscopy,FTIR)对定形复合相变材料的形貌和结构进行观察;用热重分析(Thermogravimetric Analysis,TGA)对定形复合相变材料的热稳定性进行分析;通过差示扫描量热(Differential Scanning Calorimetry,DSC)仪对样品的相变温度、相变焓和热循环稳定性进行测试;SEM结果表明,石蜡的最高负载量为70%,且其均匀分布于Fe-MIL-101-NH_(2)孔道中。XRD、FTIR分析发现石蜡与Fe-MIL-101-NH_(2)之间只是物理混合,没有化学变化;DSC分析可知,质量分数为70%的石蜡/Fe-MIL-101-NH_(2)储能量最大,为51.3 J/g,且质量分数为70%的石蜡/Fe-MIL-101-NH_(2)经过50次循环后,其储能量为47.6 J/g,无明显下降,说明质量分数为70%的石蜡/Fe-MIL-101-NH_(2)具有良好的热循环稳定性,可为相变材料在建筑领域应用研究提供参考。

2-甲基咪唑辅助合成金属有机骨架材料MIL-101对亚甲基蓝的脱色研究

金属有机骨架材料是一种新兴的多孔材料,因具有高度有序的孔结构、较大的比表面积和稳定的化学性能,在环保、储能、催化等领域受到广泛研究和应用。近年来,我国工业化进程不断加快,随之带来的水污染问题也日益加重。本文将2-甲基咪唑辅助合成的金属有机骨架化合物MIL-101材料作为吸附剂,将亚甲基蓝作为污染物,通过控制振荡时间变化,考察对亚甲基蓝的脱色能力,从而为吸附法在治理印染水污染方面提供新的思路。

磁性金属有机骨架材料FeMPC的制备及其吸附性能研究

首先采用水热合成法制备金属有机骨架材料MIL-101(Fe),然后通过煅烧MIL-101(Fe)制备磁性金属有机骨架材料FeMPC,并用于吸附染料废水中的亚甲基蓝。使用扫描电镜、透射电镜、红外光谱等对制备的材料进行表征,考察FeMPC用量、振荡时间、pH等因素对吸附性能的影响。实验结果表明:当FeMPC用量为25 mg、振荡时间为70 min、溶液pH为8时,FeMPC对亚甲基蓝的吸附效果较好,吸附量为15.24 mg/g,吸附率为84.69%,材料重复使用次数不超过5次时能保持一定的吸附效果;FeMPC对亚甲基蓝的等温吸附符合Langmuir模型,吸附过程符合准二级动力学模型,属于化学吸附。

MIL-53(Fe)金属有机骨架材料对刚果红的高效吸附

通过水热法制备规则外形的MIL-53(Fe)金属有机骨架材料(MOF),并通过傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对材料进行表征。以刚果红作为目标物,研究所制得的MOF材料对其的吸附行为。结果表明,MIL-53(Fe)对刚果红的吸附动力学符合准二级动力学,吸附模型符合Langmuir吸附模型。MIL-53(Fe)材料对刚果红的最大吸附量为1 482 mg/g,是可望用于去除染料废水刚果红的高效吸附材料。

金属有机骨架材料MIL-53对氯代甲烷的吸附

采用水热法合成了金属-有机骨架材料MIL-53(Al,Fe,Cr),并用X射线衍射(XRD)、氮气吸/脱附等进行了测试表征。利用固定床吸附试验装置和气相色谱测定了在298K,101kPa时,MIL-53(Al,Fe,Cr)对二氯甲烷、三氯甲烷的吸附情况。结果表明,二氯甲烷比三氯甲烷更易被MIL-53(Al,Fe,Cr)吸附,且MIL-53(Al)对氯代甲烷的吸附能力最强,MIL-53(Cr)次之,MIL-53(Fe)最弱,MIL-53(Al)对二氯甲烷和三氯甲烷的吸附量最高分别可达16.88和7.11mmol/g。实验结果与巨正则系综蒙特卡洛(GCMC)模拟结果一致。

金属有机骨架材料MIL-53(Al)负载钴催化剂的CO催化氧化反应性能

采用溶剂法合成了热稳定性高的金属有机骨架材料MIL-53(Al)(MIL:Materials of Institut Lavoisier),用此材料为载体负载钴催化剂用于CO的催化氧化反应,并与Al2O3负载的钴催化剂进行了对比.采用热重-差热扫描量热(TG-DSC)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线衍射(XRD)、N2物理吸附-脱附、透射电子显微镜(TEM)、氢气程序升温还原(H2-TPR)等方法对催化剂的结构性质进行了表征.TG和N2物理吸附-脱附结果表明,载体MIL-53(Al)有好的稳定性和高的比表面积;XRD以及TEM结果表明Co/MIL-53(Al)上负载的Co3O4颗粒粒径(平均约为5.03 nm)明显小于Al2O3上Co3O4颗粒粒径(平均约为7.83 nm).MIL-53(Al)的三维多孔结构中分布均匀的位点能很好地分散固定Co3O4颗粒,高度分散的Co3O4颗粒有利于CO的催化氧化反应.H2-TPR实验发现Co/MIL(Al)催化剂的还原温度低于Co/Al2O3催化剂的还原温度,低的还原温度表现为高的催化氧化活性.CO催化氧化结果表明,MIL-53(Al)负载钴催化剂的催化活性明显高于Al2O3负载钴催化剂,MIL-53(Al)负载钴催化剂在160°C时使CO氧化的转化率达到98%,到180°C时CO则完全转化,催化剂的结构在催化反应过程中保持稳定.

金属有机框架MIL-101(Fe)对水中微囊藻毒素-LR的吸附

通过溶剂热法制备了性质稳定的金属有机框架材料MIL-101(Fe),并用于吸附去除水中的微囊藻毒素-LR。采用电子显微镜、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、Zeta电位和N 2吸附-脱附等方法对制备的纳米材料进行了表征。MIL-101(Fe)具有多孔结构和较高的比表面积(375.2 m^2/g),尺寸约为500 nm。考察了pH值、离子强度、温度、吸附时间、浓度等参数对吸附剂吸附能力的影响。结果表明,静电作用和配位作用是主要的作用机理。MIL-101(Fe)对微囊藻毒素-LR的吸附速度很快(20 min内达到吸附平衡),吸附过程符合准二级动力学模型;MIL-101(Fe)对微囊藻毒素-LR表现出良好的吸附性能,其最大吸附量为256.4 mg/g。溶液中存在的腐植酸对MIL-101(Fe)的吸附性能产生一定的影响。受腐殖酸、盐类的影响,相同条件下MIL-101(Fe)对江水中微囊藻毒素-LR的吸附性能有所下降,但仍可达到68.1 mg/g。因此,该方法简便、高效,适用于快速除去污染水体中的微囊藻毒素-LR。

MIL-53系列金属有机骨架化合物的合成及在Strecker反应中的催化性能

通过改变金属中心和配体官能团,合成了4个MIL-53系列金属有机骨架化合物NH 2-MIL-53(Sc),NH 2-MIL-53(Al),MIL-53(Sc)和NO 2-MIL-53(Sc);研究了它们在合成α-氨基腈的Strecker反应中的催化性能.结果表明,NH 2-MIL-53(Sc)对于Strecker反应具有优异的催化性能,并具有可重复使用性.通过对比NH 2-MIL-53(Sc)和NH 2-MIL-53(Al)的催化性能,分析了金属离子半径和金属中心不饱和配位点对Strecker反应的影响.通过对比NH 2-MIL-53(Sc)与MIL-53(Sc)的催化性能,证明了作为路易斯碱中心的氨基可通过与路易斯酸中心的协同作用,有效促进Strecker反应的进行.通过对比NO 2-MIL-53(Sc)与MIL-53(Sc)的催化性能,认为催化剂结构上的硝基对于Strecker反应的进行具有重要影响.最后,通过对比NH 2-MIL-53(Sc)、硝酸钪和2-氨基对苯二甲酸(ATA)配体对催化性能的影响,总结出催化剂在纳米尺度的孔道结构是提高Strecker反应选择性的关键因素.

金属有机骨架MIL-96膜的制备和表征

采用反应晶种法在片式多孔α-Al2O3支撑体表面制备金属有机骨架MIL-96膜。采用X线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对MIL-96膜进行相结构和形貌表征,并考察膜的热稳定性和化学稳定性。在不同的操作温度下,对MIL-96膜的单组分气体H2、CH4、N2和CO2的渗透行为进行详细研究。结果表明:随着操作温度的升高,气体的渗透性呈现出微弱的先下降后上升的趋势,在130℃时渗透性最小,这主要源于MIL-96骨架的柔性。温度升高导致分子热运动加剧,不利于气体渗透;但当温度高于130℃时,MIL-96的柔性骨架受温度影响引起晶格震动,膜的有效孔径增加,从而气体渗透性增加。同时,H2与CH4、H2与N2、H2与CO2的理想选择性都稍有增加。