稀土基金属有机框架材料的制备及其对Pb^(2+)的电化学检测

室温下以硝酸钬为金属源,均苯三甲酸为有机配体,通过--步共混法制备出形貌均一的棒状稀土基金属有机框架材料(Ho-MOF),在玻碳电极基底上,采用两步滴涂法制备Ho-MOF-NIP复合修饰电极,成功构建了用于检测Pb^(2+)的电化学传感器(Ho-MOF-NIP/GCE)。采用差分脉冲阳极溶出伏安法(DPASV)研究了Pb^(2+)在该修饰电极上的电化学行为。实验结果表明:该电极对Pb2的检测灵敏度显著提升,在0.1~1 mmol.LI范围内,氧化峰电流值与Pb^(2+)的浓度呈现良好的线性关系,检测限为7 pumol.L'(S/N=3),该方法可用于水样中Pb^(2+)的快速检测。

钛基金属-有机框架材料的合成及应用研究进展

金属-有机框架材料(MOFs)是由有机配体与金属中心形成的多孔晶型聚合物。作为MOFs家族的一员,钛基金属-有机框架材料(Ti-MOFs)因其丰富的结构特点和在光催化领域的应用而备受关注。介绍了Ti-MOFs的合成策略,包括原位合成、分步合成和后合成修饰,总结了Ti-MOFs在光催化产氢、CO_(2)还原、污染物降解、有机转化反应等方面的应用,并对Ti-MOFs的发展趋势进行了展望。

铋基金属有机框架材料的合成及光催化研究进展

铋基金属有机框架(Bi-MOF)材料综合铋基光催化剂和金属有机框架(MOFs)材料的优点,具有极大的应用潜力。本文介绍了Bi-MOF材料常见的制备方法,包括水热/溶剂热法、微波法、共沉淀法、机械化学法和高温退火法等;梳理了Bi-MOF材料作为光催化剂在处理废水、固氮、制氢、还原CO_(2)等方面的最新研究进展,分析了现阶段Bi-MOF材料在光催化方面存在的问题,对Bi-MOF材料在光催化领域的发展方向进行了展望。

石墨烯/金属有机物框架复合材料光催化性能研究

采用还原氧化石墨烯(RGO)和铜基金属有机物框架材料(Cu-BTC)同时对TiO_(2)进行改性,显著提升其光活性。通过SEM观察复合光催化剂材料的形态,并采用罗丹明-B作为模拟污染物对复合物的可见光催化性能进行估计。进一步通过分析光生电子寿命和电子顺磁共振谱,揭示复合物中RGO和Cu-BTC的作用及光催化机理。最后通过优化各组分的质量分数实现协同作用,在紫外光和可见光照射条件下,罗丹明-B的降解率常数分别达到1.44×10^(−1)和9.2×10^(−2)min^(−1)。此外,复合光催化剂具有良好的循环使用稳定性。

新型钍-喹啉金属有机框架材料的制备、性质表征及其碘吸附性能研究

为了开发一种新型的钍基碘吸附材料,本文通过溶剂热法合成了一种含喹啉配体的钍基金属有机框架(MOF)材料——[Th(C_(9)H_(5)NOCOO)_(4)]·12H_(2)O(Th-HQCA),表征分析了其结构、组分、光谱性质,并探究了该MOF材料对碘的吸附性能及其影响因素。结果表明:钍离子与4个喹啉上的羧基氧和另外4个喹啉上的羟基氧配位后,形成了Th-HQCA的2,8-连接的新型框架结构。荧光光谱显示Th-HQCA受紫外光激发后,展现出发射蓝光的特性。碘吸附的实验结果表明Th-HQCA可从气相和环己烷溶液中捕获碘的最大吸附容量分别为535、295 mg/g。

锆基金属有机框架复合膜在水处理中的应用

锆基金属有机框架(Zr-MOFs)复合膜具有良好的渗透性和抗污染性,被广泛应用于水处理领域。了解Zr-MOFs复合膜在水处理应用中的研究现状,对拓展Zr-MOFs膜的实际应用具有重要意义。鉴此,总结了Zr-MOFs的类型,复合膜的成膜方法、表面特性和过滤性能及其对水中污染物的去除效能方面的最新研究进展,重点讨论了Zr-MOFs复合膜制备方法存在的问题和优化策略以及污染物的去除机制。最后,提出优化Zr-MOFs复合膜制备方法、提升选择分离性及推进水处理中的实际应用等重要研究方向。

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。

多面体型Fe基金属有机框架材料(Fe-MOF)的调控制备及其性能

FeCl_(3)与邻苯二甲酸、对苯二甲酸等双齿配体在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂热条件下配位聚合形成Fe基金属有机框架材料(FeMOF),以单齿配体苯甲酸作为调节剂,调节配位过程,通过配位竞争得到粒径较大的晶体,借助X射线衍射(XRD)、电镜扫描(SEM)对产物进行表征,以亚甲基蓝为有机污染物,对所得产物的吸附、催化降解性能进行评价。结果表明,随着反应时间的延长,FeMOF晶型由八面体转成二十面体,苯甲酸作调节剂使锥体晶型的尖角变得圆滑;n(单齿配体):n(双齿配体)=5:1、120℃条件下反应36h制得的FeMOF具有较好的吸附和催化性能。

基于三角芳香配体的金属有机框架对染料木素的吸附性能与机理

目的:提高染料木素的吸附率。方法:采用水热法合成2种含不同尺寸三角芳香配体的MOFs(MOF-808和PCN-777),通过系列表征确定MOFs的合成,比较其与线性二元羧酸配体构筑的MOF(UiO-66)对染料木素的吸附效果;考察孔隙特征、疏水性变化等对吸附性能的影响,利用X射线光电子能谱探究其吸附机理。结果:与线性配体构筑的UiO-66相比,三角芳香配体构筑的MOFs(MOF-808和PCN-777)的孔径分别从0.65 nm增大到1.81,3.55 nm,水接触角分别从47.91°增大到110.68°,128.23°。线性配体构筑的UiO-66对染料木素的吸附量为40.08 mg/g,吸附率为39.98%;而三角芳香配体构筑的MOFs(MOF-808和PCN-777)对染料木素的吸附量分别为61.80,81.75 mg/g,吸附率分别为61.63%,81.52%。结论:金属有机框架可用于染料木素的吸附富集,相较于线性配体,引入不同尺寸的三角芳香配体改变了MOFs孔径及疏水性,加强了MOFs的内部可及性并提供了更多吸附位点,从而提高了对染料木素的吸附效果。PCN-777对染料木素的吸附机理为金属螯合作用、π-π相互作用和疏水相互作用的协同。

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。

基于金掺杂的锆基金属有机框架电化学适配体传感器检测玉米中黄曲霉毒素B1

目的建立基于金掺杂的锆基金属有机框架(gold-doped zirconium-based metal-organic framework,Au@Zr-MOF)的电化学适配体传感器检测玉米中黄曲霉毒素B1(aflatoxin B1,AFB1)的方法。方法利用具有高比表面积、介孔结构的Zr-MOF作为骨架,通过原位还原生长的方法掺杂金纳米粒子,得到导电性良好、分散均匀的Au@Zr-MOF。并基于Au-S键共价结合AFB1适配体,构建电化学阻抗型适配体传感器,当AFB1存在时,适配体对其进行识别结合,引起电极表面电化学传质电阻增加,随着AFB1浓度的增大,阻抗值也随之增加,并根据阻抗值的变化实现对AFB1的定量检测。结果在最佳的实验条件下,该传感器对AFB1检测的线性范围为10-4~101ng/mL,检出限为0.19 pg/mL,对玉米样品的回收率为96%~112%。结论本研究建立的电化学适配体传感器可以实现对AFB1的定量检测,且具有良好的特异性和重现性,为准确、快速检测食品中的AFB1提供思路。

多壁碳纳米管掺杂的铜基金属有机框架材料银离子固态电极研究

金属有机框架材料(MOFs)是由无机金属离子和有机配体形成的具有网状多孔结构的新型材料,具有比表面积大、孔隙发达、易功能化、稳定性良好等优势,已广泛应用于太阳能电池、生物药物、催化、生物传感器构建等领域。但作为敏感元件用于离子选择性电极的研究并不多。本研究以具有多孔球形的铜基金属有机框架材料(CuMOFs)为离子选择性电极的敏感载体,并掺杂具有优良导电性和大比表面积的多壁碳纳米管(MWCNTs),制备了灵敏的固态碳糊电极,用于Ag^+的分析检测。结果表明,CuMOFs载体固态电极对Ag^+呈现良好的选择性电位响应。对电极敏感膜CuMOFs和MWCNTs的构成比例和测试溶液的pH值进行了优化。当CuMOFs与MWCNTs质量比为99∶1时,固态碳糊电极在pH 2. 0的HNO_3溶液中对Ag^+呈斜率为57.9 m V/dec的近Nernst电位响应,线性范围为5.0μmol/L～0.1 mol/L,检出限为3.2μmol/L。此Ag^+固态电极选择性高,稳定性良好,电位响应快速。与已报道的其它敏感载体Ag^+电极相比,掺杂MWCNTs的CuMOFs固态碳糊电极的分析灵敏度有明显改善。将制备的碳糊电极初步应用于环境水样中Ag^+含量的测定,结果令人满意。本研究为进一步拓展其它MOFs材料在化学传感器领域的应用提供了良好的借鉴。

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。

沸石咪唑基金属有机框架及其衍生材料用作锌-空气电池高效阴极催化剂的最新进展

清洁和可持续能源的大量应用和电动汽车行业的快速发展,为先进的储能/转换技术和设备带来了前所未有的机遇。可充电式锌-空气电池(ZAB)拥有的能量密度高、环境友好、安全性能高、成本低等优势,被广泛认为是最有前景的金属-空气电池之一。更重要的是,锌-空气电池所使用的锌资源丰富、价格便宜、能量密度适中以及还原潜力高。但由于在充电过程中空气阴极上氧还原反应的动力学过程十分缓慢,使得空气电池产生了相对大的超电势,也导致了ZAB无法实现商品化应用。沸石咪唑基金属有机框架(ZIFs)衍生的催化剂具有显著促进氧反应的能力。本文回顾了ZIFs衍生材料的最新进展,该材料可用作ZAB中的阴极催化剂。本文总结了一些主要的ZIFS衍生物材料在ZAB中的应用,包括了ZIFS衍生物的金属氮化物催化剂、ZIFs衍生物的金属氧化物催化剂、ZIFs衍生物的S/P/B掺杂催化剂和ZIFs衍生物的非金属碳催化剂等,还论述了这些ZIFs衍生物催化剂的结构特点。最后,阐明了研发用于ZAB的先进ZIFs衍生催化剂面临的挑战和一些观点。

锆基金属有机框架材料对酸性水中甲萘威的吸附

对比分析了UiO-66、UiO-67和NU-1000等3种锆基金属有机框架(Zr-MOFs)材料在pH3.0水溶液中对甲萘威的吸附特性.批量吸附试验结果表明,UiO-66、UiO-67和NU-1000对甲萘威均表现出高效的吸附性能,20 min内基本达到吸附平衡;等温吸附试验结果表明,吸附过程与Langmuir等温吸附方程拟合程度较高(R2>0.99),理论最大吸附量分别为115.05、221.45、310.97 mg·g^(-1);吸附动力学试验结果表明,吸附过程符合准二级动力学方程(R^(2)=0.999),且化学吸附起主要作用;热力学参数计算结果表明,吸附过程是自发进行的吸热反应,升温有利于吸附.

Zr基金属有机框架材料光催化分解水的研究进展

随着全球工业化的不断发展,化石燃料的消耗总量在不断攀升,随之带来的能源短缺与环境污染问题成为人们面临的重大挑战。氢能是一种绿色、低碳、高效的清洁能源,利用可持续再生的太阳能,通过光催化分解水制备氢气,被认为是解决上述问题的有效途径。金属有机框架具有结构可修饰、性能易调控、孔道结构丰富及比表面积较大的特性,被广泛应用于光催化领域。其中,Zr基MOFs结构类型丰富,同时具备优异的热稳定性、化学稳定性和机械稳定性,被广大研究人员所青睐。总结了近10年来Zr基配合物光催化分解水制氢的相关研究工作,从扩大可见光吸收范围、提升光生电子和空穴分离效率2个方面阐述了高效Zr基配合物光催化剂的设计思路,为光催化领域更多科研工作者开展相关工作提供了理论支撑。

铕基金属有机框架材料从混合染料中选择性分离亚甲基蓝

利用紫外-可见吸收光谱和粉末X射线衍射等技术,通过染料吸附实验、混合染料吸附实验、吸附动力学实验和循环吸附实验,研究了一种铕基金属有机框架材料从混合染料水溶液中选择性分离亚甲基蓝的性能与机理.研究结果表明,该材料对亚甲基蓝的最大吸附量为20 mg/g,在12 h内可完成对亚甲基蓝的选择性吸附,且可以循环使用3次以上.混合染料吸附实验结果表明,该材料的吸附选择性源于孔道的静电作用与尺寸排斥效应.

稀土基金属有机框架材料的制备及其对日落黄的电化学传感应用

室温下,以Er(NO 3)3为金属源,均苯三甲酸为有机配体,通过一步共混法制备出形貌均一、尺寸约为70 nm的棒状稀土基金属有机框架材料(Er-BTC)。Er-BTC的修饰不仅增加了碳糊电极的有效响应面积,而且表现出更低的电荷转移电阻。研究发现,日落黄在Er-BTC修饰碳糊电极表面的富集能力显著提升,从而导致其氧化信号得到显著的增强。基于此,建立了一种测定日落黄的电化学方法,线性范围为0.2~80 nmol/L,检出限(S/N=3)为0.035 nmol/L。将该方法用于饮料样品分析,检测结果与高效液相色谱法(HPLC)一致。

金属有机框架类新型铁肥的研制

为探索和评估Fe-MOF材料应用于铁肥的潜力,应用铁离子在温和的水热条件下合成铁基MOF(Fe-MOF)类新型铁肥,采用粉末X射线衍射(PXRD)、中红外光谱(FTIR-ATR)、X射线光电子能谱(XPS)以及扫描电子显微镜(SEM)等技术手段表征Fe-MOF的元素组成和结构特征,利用静水溶出和土壤培养试验探究其养分释放行为。结果显示,Fe-MOF由铁、氮、磷、碳、氧以及氢元素组成,其中铁的负载量达19.7%,三价铁和二价铁的物质的量比为1︰1,氮和磷的负载量分别为5.1%和14.7%;Fe-MOF在水溶液中84 d铁的累积释放率为4.7%,相应的在土壤中铁的累积释放率达到58.7%,呈现出优异的缓控释特征。研究表明,以环境友好型材料为底物,通过简便绿色的水热合成工艺,实现了微量元素(铁)和大量元素(氮、磷)的协同配伍和定向组装,为新型铁肥的研发提供了新途径。