P-MOF-5@纤维素/聚丙烯非织造材料铅离子吸附性能研究

为了制备具有高效重金属铅离子吸附性能的纤维素/聚丙烯(纤维素/PP)复合水刺非织造材料,以六水合硝酸锌为金属离子源,对苯二甲酸为有机配体,聚乙烯吡咯烷酮(PVP10)为分散剂,采用溶剂热法在以纤维素与PP纤维混合比例为9∶1的水刺非织造材料表面原位合成了P‐MOF‐5@纤维素/PP,对制备材料形貌、结构、重金属铅离子(Pb^(2+))吸附性能和力学性能进行了表征。结果表明:在纤维素/PP表面合成的MOF‐5呈规则的正六面体,粒径分布不均,加入PVP10后,P‐MOF‐5的结构更规整、粒径更均匀,结晶结构完整;当Pb^(2+)初始质量浓度为50 mg/L、吸附温度为25℃、溶液pH值为5时,P‐MOF‐5@纤维素/PP对水体中Pb^(2+)的吸附性能最佳,吸附平衡时间为9 h,吸附效率约为95.04%;经5次重复循环使用后,复合水刺材料的吸附效率仍可达到70.84%;与纤维素/PP相比,P‐MOF‐5@纤维素/PP的拉伸强度和断裂伸长率略有下降。

Au@MOF-5衍生碳复合材料修饰电极用于维生素C的测定

MOF-5衍生的碳材料(CC)和氯金酸经水热过程,制备了碳载纳米金复合物(Au@CC)。用SEM和XRD对其形貌和晶相结构进行了分析。电化学性能测试表明,在pH=1的磷酸盐缓冲溶液(PBS)中,以Au@CC构建的电化学传感器(Au@CC/GCE)可增强维生素C(Vc)的电化学反应。在1.96~15.68×10^(-5)mol/L浓度范围内,差分脉冲伏安法(DPV)测定了Vc的峰电流与浓度的线性关系为:I(m A)=0.00348Ci(10-5mol/L)+0.00452(γ=0.997),检测限(LOD)为0.010×10^(-5)mol/L(S/N=3)。可用于Vc样品的检测。

MOF-5改性碳纤维及成型复合材料的性能研究

为了改善碳纤维复合材料的界面结合强度,提高复合材料的界面强度,文章通过纳米级多孔结构MOF-5改性碳纤维表面,通过真空辅佐成型工艺并参照试验标准测试了复合材料试样的拉伸、压缩以及弯曲性能,分析MOF-5对于增强体/基体结合界面的影响,同时观察分析复合材料失效截面。试验结果表明MOF-5在碳纤维上成功构筑,改性后的碳纤维复合材料拉伸强度提高了67.62%,弯曲强度提高了43.05%,压缩强度提高了41.10%,改性效果较明显。

二维MOF-5/PVDF复合膜的制备及其在重金属离子Cu^(2+)吸附中的应用

采用非溶剂诱导相分离法制备二维MOF-5/聚偏氟乙烯(PVDF)复合膜,然后将其用于吸附重金属离子Cu^(2+)。分析MOF-5的形貌、结构和晶型,优化MOF-5/PVDF复合膜的制备工艺参数,并探究最优性能复合膜的可重复使用性能。结果表明:制备的二维MOF-5大小均一、呈明显的薄片状;当MOF-5含量为8%与10%时,复合膜表现出良好的Cu^(2+)去除能力;经过7次循环试验后,复合膜依旧能够保持较好的吸附性能,表现出良好的可重复使用性能。制备了对铜离子具有良好吸附性能的二维MOF-5/PVDF复合膜,并实现了膜的可重复使用。

BiOI/KF-KYb_(3)F_(10):Tm/MOF-5复合材料的制备及光催化性能研究

通过水热法制备了新型光催化BiOI/KF-KYb_(3)F_(10)∶Tm/MOF-5复合材料.通过XRD、FT-IR、SEM、BET、DRS和PL等表征手段进一步研究了样品的结构、形态和光学性质,并且研究了BiOI/KF-KYb_(3)F_(10)∶Tm/MOF-5复合材料的光催化性能.实验结果表明,BiOI/KF-KYb_(3)F_(10)∶Tm/MOF-5复合材料在可见光下的降解能力明显优于纯BiOI,其中BiOI/10%KF-KYb_(3)F_(10)∶Tm/20%MOF-5样品性能最好,能够在100min内降解98.81%的罗丹明B(RhB),比纯BiOI的光催化性能提高约5倍.

预置纳米MOF-5晶种二次生长法合成MOF-5膜

以Zn(O2CCH3)2为锌源采用溶剂热法合成了纳米级金属有机骨架MOF-5晶体,并以此为晶种预置在多孔-αAl2O3载体的表面以形成连续的晶种层,再利用二次生长法制备出超薄且连续的MOF-5晶体膜。实验结果表明:以Zn(O2CCH3)2为锌源所制得的MOF-5晶体能保持了MOF-5的立方体形貌且具有较高的结晶度和比表面积,晶体的颗粒大小均一,尺寸集中在500～800nm范围内,仅以Zn(NO3)2为锌源制得的MOF-5晶体粒径的1/100;以这种纳米级MOF-5为晶种所制得的晶种层的厚度较薄(～4μm)且具有较好的分散性和连续性;经过二次生长后可以得到连续生长的晶体膜。该晶体膜的XRD的特征衍射峰与MOF-5晶粒的特征衍射峰完全相符,这说明膜层上的MOF-5晶体是以无定形方式生长的;SEM照片显示所得的MOF-5晶体膜上的晶体粒径较小且大小均一、晶粒间连接紧密且无明显裂痕,晶膜层生长连续而无明显的裂痕;本文所制得的MOF-5晶体膜层非常薄,厚约为6μm,是目前公开报道的最薄MOFs膜。

新型Rh-Ni@MOF-5催化剂催化烯烃氢甲酰化反应的研究

用新型双金属催化剂Rh-Ni@MOF-5对不同碳链长度的烯烃氢甲酰化反应进行研究。用直接法合成的MOF-5晶体作催化剂载体,将Rh、Ni元素负载在MOF-5上合成Rh-Ni@MOF-5。采用TG、XRD、SEM、TEM和FTIR等手段对其进行表征,结果表明,负载金属后的催化剂拥有规整的立方体结构且热稳定性较强。采用3种烯烃的氢甲酰化反应对其催化性能进行评价,结果表明,Rh-Ni@MOF-5对烯烃的氢甲酰化反应具有良好的催化作用并且解决了反应后催化剂的分离回收问题。在一定条件下,其反应转化率均高于70%。与单金属催化剂Rh@MOF-5进行对比发现,双金属催化剂具有更高的催化活性,其收率和选择性均较单金属催化剂有明显优势。以1-己烯氢甲酰化反应为例,考查了Rh-Ni@MOF-5的使用寿命,结果表明,多次重复利用后仍能保持稳定的晶体结构和良好的催化性能。

官能团修饰对MOF-5的气体分子吸附影响

采用紧束缚近似计算方法,研究了金属有机骨架(MOF-5)和不同官能团(―NO2,―NH2,―CH3,―OZn)修饰后的MOF-5不同吸附位点的CO2等温室气体和部分工业废气吸附性能以及对不同气体的选择性吸附能力.结果表明,对于未修饰的MOF-5,位点I和II是主要的吸附位点,最大吸附能可达-0.25eV.官能团修饰提高了MOF-5对CO2的吸附能力,其与官能团活性和局部位型密切相关.其中―NO2修饰使各位点的CO2吸附能力都有一定提高.同时,―NO2修饰后MOF-5对空气环境(O2,N2,H2O,CO2),工业废气环境(CO2,CO,NO,NO2,SO2,SO3)中不同气体有明显的选择性吸附能力.

金属有机骨架材料MOF-5上噻吩硫化物的吸附分离

将金属有机骨架材料应用于燃油深度脱硫研究。采用水热法合成了金属有机骨架材料MOF-5,利用XRD、N2吸附和SEM等技术对其结构进行了表征。通过测定固定床吸附穿透曲线,考察了模型燃油类型对MOF-5吸附分离噻吩效果的影响。结果表明,MOF-5对硫化物的吸附容量超过了文献报道;在脂肪油中其穿透容量和饱和容量质量分数分别为0.90%和1.92%,在芳香模型物质中其穿透容量和饱和容量质量分数分别为0.64%和1.72%。通过采用与活性炭分层填装吸附柱技术,解决了溶解水对脱硫的影响,为吸附脱硫技术提供了新思路。

金属有机骨架材料MOF-5吸附苯并噻吩性能

苯并噻吩类硫化物的脱除是燃油实现深度脱硫的关键。实验研究了典型的金属有机骨架材料MOF-5吸附苯并噻吩性能。结果表明,MOF-5对模型油中苯并噻吩的吸附动力学过程满足拟二级动力学模型。Langmuir、Freundlich和Dubinin-Radushkevich(D-R)三种等温吸附模型均可较好地描述MOF-5对苯并噻吩的等温吸附行为(Freundlich>D-R>Langmuir)。热力学参数表明,MOF-5对苯并噻吩的吸附是自发的吸热吸附过程。

金属有机骨架材料MOF-5的制备及其吸附CO_2性能研究

利用水热法,通过调变水热温度和活化方法得到具有不同结构的金属有机骨架材料MOF-5。结果显示,所制备的MOF-5产量随着水热温度的升高先增加后减少,最佳水热温度为130℃,此时吸附CO_2性能最佳,重量吸附量为1.8%(质量分数)。进一步分别采用三氯甲烷和乙醇对制备的MOF-5进行活化,经活化的样品吸附CO_2性能最好,CO_2吸附容量相应的从1.8%(质量分数)增加到3.76%(质量分数),而且吸附剂在5个吸附/脱附周期内仍然保持较高的吸附容量;样品经XRD、SEM和BET检测分析表明,制备的MOF-5具有高的比表面积、孔隙率及吸附性能好的特点,有望进一步应用在储氢和环境保护等方面。

由MOF-5制备的活性多孔碳及其超级电容特性

以金属-有机骨架化合物MOF-5为原料,900℃直接炭化制备多孔碳电极材料,并进一步在浓HNO3中活化得到活性多孔碳(APC)。用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和氮气吸附等温线等对样品的结构与形貌进行表征。并且以APC材料为超级电容器的电极材料组装成扣式电容器进行循环伏安、恒流充放电、漏电流、自放电、循环寿命等电化学测试。结果表明:样品的比表面积为654 m2/g,并且其孔结构是由微孔、介孔和大孔组成,其最可几孔径为1.93 nm;用APC材料作电极材料组装的超级电容器有良好的电化学性能,在1 A/g充放电电流密度下,APC电容器的比电容可达72 F/g,循环5 000次后,比电容几乎没有减少。

微波辅助合成法制备金属有机骨架材料MOF-5的研究

以六水合硝酸锌和对苯二甲酸为原料,N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,通过微波辅助合成的方法制备了金属有机骨架MOF-5晶体。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热失重(TG)和扫描电子显微镜(SEM)等对晶体的表面形貌、晶体结构及热稳定性等进行了表征。结果佳合成工艺条件:反应温度为130℃,反应时间为60 min,微波辐射功率为100 W,此时合成的MOF-5晶体为规则的立方体结构,粒径均匀,大小约在20~40μm。反应温度升高或降低均不利于合成规则形态的晶体;反应时间太短,晶体产率太低,延长反应时间对晶体的结构与性能影响不大,但会使产率提高;微波辐射功率对晶体的表面形貌、结构和性能有较大影响。

MOF-5掺杂改性对纤维素水凝胶保水性能的影响

以MOF-5为改性剂对纤维素水凝胶进行掺杂改性,通过FT-IR、XRD和SEM对其结构进行了表征,并研究了掺杂量、pH、盐溶液浓度、温度对复合纤维素水凝胶保水性能的影响及其可循环利用特性。结果表明,纤维素水凝胶表面的活性基团,有利于MOF-5与其结合,与纯纤维素水凝胶相比,吸水率最高达4294.94%,提高了1725.63%。保水性实验发现,复合水凝胶在NaCl、AlCl3盐溶液中的保水效果随着浓度增大而减小;当MOF-5掺杂量为20%、pH=12、盐溶液浓度为4 m mol/L时具有最佳的保水效果,且在40℃,放置175 min,最佳掺杂量的复合纤维素水凝胶保水率仍在50%以上。可循环利用性实验证实,复合纤维素水凝胶循环使用3次时,其保有率仍高于50%。实验结果表明该复合水凝胶在高温农业生产领域有潜在应用价值。

金属有机骨架配合物MOF-5的合成及其储氢研究

金属有机骨架配合物是催化、分离、储存气体的理想材料，尤其在储存气体方面更是得到人们的广泛认可。MOF-5具有较高的比表面积、均一的孔道结构，较大的孔客积，并表现出良好的储氢性能。在P-C-T装置上研究了MOF-5储氢性能，发现这种材料在77K的储氢量这到质量分数1．91％，低于文献[2]报道的储氢值。研究证明。溶剂分子对孔道的堵塞是影响MOF-5储氢容量的关键因素。选择适当的活化条件脱除溶剂分子，是提高氢吸附容量的关键。

MOF-5对PEO基电解质导锂及界面稳定性能的改善

以一种金属有机框架Zn4O(1,4-苯二甲酸)3(MOF-5)为填料,加入聚氧乙烯(Polyethylene oxide,PEO)中,以双三氟甲基磺酰亚胺锂(LiN(SO2CF3)2)为锂盐,通过溶液浇注法制备锂离子电池用复合电解质(Composite polymer electrolyte,CPE)膜。采用交流阻抗及其与电势阶跃相结合的方法分别对电解质的离子电导率和离子迁移数进行测定。另外,研究CPE与锂负极的界面稳定性以及计时电流曲线、阻抗随存储时间变化以及恒流极化循环曲线。研究结果表明:掺入质量分数为10%的MOF-5后,20℃时离子电导率从6.3×10-7 S/cm提高到最高的1.9×10-5S/cm,锂离子迁移数则随MOF-5质量分数的增加而增加,从质量分数为0时的0.012增加到20%时的0.232,表明MOF-5具有阴离子受体效应,对锂离子移动起到了很好的促进作用;MOF-5的加入明显提高了CPE与锂负极界面在静态存储及动态工作条件下的稳定性,进一步证明MOF-5能改善PEO基固体聚合物电解质关键性能。

金属有机骨架材料MOF-5的合成及吸附性能

采用水热合成法制备MOF-5晶体,实验结果表明以二甲基甲酰胺为溶剂,Zn2+/对苯二酸摩尔配比为2.7的混合液在130°C下水热反应4 h可得到规则的立方体结构的MOF-5晶体.XRD和FTIR表明制备的晶体为MOF-5晶体,且以桥式单氧单齿型配位模式.MOF-5具有较好的吸附N2的性能,但是在有氧气存在条件下会干扰N2的吸附.

不同方法合成金属有机骨架材料MOF-5的比较研究

针对金属有机骨架材料MOF-5的制备,采用了水热合成法、直接加入法以及在直接法中额外滴加H_2O_2的3种方法分别合成MOF-5晶体。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)以及热重分析仪(TG)等仪器对MOF-5晶体进行了表征。研究了不同合成方法对其结构、形貌及热稳定性等性质的影响。结果表明:3种方法所制备的晶体XRD衍射峰与文献中MOF-5晶体的特征峰相符,即均可合成MOF-5晶体。但SEM、FTIR以及TG结果表明:水热法合成的晶体具有粒径较小和结构规则的特点,但热稳定性较差;其余2种方法合成的产物为微米级无规则聚集状晶体,与水热法相比晶体性质有一定差异。此外,滴加H_2O_2有助于晶粒的快速形成以及晶粒分散。

负载Cu_2O/MOF-5微晶纤维素基水凝胶的抗菌性能研究

以微晶纤维素(MCC)为基体材料制备微晶纤维素基水凝胶,再采用原位沉积法负载Cu_2O和MOF-5,制备Cu_2O/MOF-5/MCC水凝胶三元复合材料.通过对Cu_2O和MOF-5加料比例的调控,制备出系列微晶纤维素基水凝胶复合材料,并以大肠杆菌(Escherichia coli,E.Coli)为试验菌种对其抗菌性能进行研究.通过FT-IR、XRD、SEM对样品结构和形貌进行表征,结果表明利用原位沉积法成功制备出了Cu_2O/MOF-5/MCC三元复合材料;Cu_2O和MOF-5具有协同抗菌作用,且当添加总量一定、Cu_2O与MOF-5比例为7∶3时,三元复合材料表现出最佳抗菌性能.

溶剂热法制备MOF-5和Zn-BTC及其催化合成查尔酮

针对传统查尔酮合成中强碱催化剂催化效率低、具有腐蚀性且回收困难的问题,采用溶剂热法制备了MOF-5和Zn-BTC催化剂并替代强碱催化羟醛缩合生成查尔酮.采用热重分析仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、程序升温化学吸附分析仪等设备对MOF-5和Zn-BTC催化剂进行表征.结果表明,适量的金属中心有利于提高催化剂的产率和比表面积,Zn盐与配体的较佳摩尔比为1∶1~3∶1.所制备的MOF-5和Zn-BTC催化剂均具有酸碱双活性中心,不仅催化查尔酮合成反应活性高于传统强碱催化剂,而且MOF-5和Zn-BTC催化剂易于回收重复利用.