MWCNTs/ZIF-67复合材料的制备及其催化性能研究

通过简便、经济的方法合成了MWCNTs/ZIF-67复合材料,并运用SEM、TEM、XRD、XPS等技术手段对该复合材料进行了表征。为了评估MWCNTs/ZIF-67催化剂的催化活性,在NaBH_(4)存在下进行了对硝基苯酚(4-NP)的还原实验。结果表明,MWCNTs/ZIF-67催化剂具有很好的催化性能,在6min内对4-NP的催化效率高达99.82%,表观速率系数达到0.4973min^(-1)。此外,该材料可以通过磁铁从水溶液中收集,便于回收和再利用。且经过5次循环后,复合材料的催化活性仍很高,表明该复合材料有较好的稳定性,可以作为去除环境污染物的新型催化材料。

秸秆生物质炭/碳化ZIF-67复合材料去除水中磷酸盐的试验研究

磷污染是富营养化污染的主要来源,农林秸秆的随地丢弃、就地焚烧造成了环境污染。为实现农林秸秆的综合利用和资源化处理含磷废水,本文主要在玉米秸秆生物质表面采用原位生长的方法合成ZIF-67,再在N_(2)气氛中500℃高温煅烧4h,制备成秸秆生物质炭/碳化ZIF-67(BC/碳化ZIF-67)复合材料用于水体中磷酸盐的吸附。探究了样品投加量、吸附时间、pH、初始浓度和温度对磷酸盐吸附的影响,得出在样品投加量为4g/L,吸附时间达到60min,pH为9,初始浓度为50mg/L和吸附温度为30℃,对磷酸盐的最大吸附量可达88.8mg/g。

磁性纳米碳复合材料快速检测毛发中甲基苯丙胺的应用

合成了一种磁性还原氧化石墨烯/金属有机框架物(MrGO/ZIF-67)新型纳米碳复合材料,并将其用于甲基苯丙胺(MAMP)的吸附,建立了磁固相萃取/超高效液相色谱-串联质谱法快速测定毛发中MAMP的新方法。分别利用透射电镜、振动样品磁强计(VSM)和傅里叶变换红外光谱对MrGO/ZIF-67进行综合表征,采用单因素实验重点优化溶液pH值,采用Box-Behnken Design考察萃取时间、吸附剂用量、MAMP初始浓度对MAMP吸附性能的影响。得到的最优条件为:溶液pH值11.0、吸附剂用量4 mg,萃取时间20 min,MAMP的初始浓度为110μg/L。MAMP在1~200μg/L范围内线性关系良好,相关系数(r2)为0.9999,检出限(LOD)和定量下限(LOQ)分别为0.188μg/L和0.572μg/L。在1.0、5.0、9.6μg/L加标水平下的回收率为80.2%~94.4%,日内和日间相对标准偏差(RSD,n=3)分别为1.6%~2.7%和6.0%~8.2%,表明该材料能用于实际毛发中MAMP的检测。

ZIF-67@PVP@Fe3O4复合材料的制备及催化性能研究

该文首先通过简单的方法制备磁性纳米材料Fe3O4,然后在PVP材料联接作用下掺杂进多孔材料ZIF-67中制备了新型ZIF-67@PVP@Fe3O4复合材料。对该复合材料进行了充分的表征后,利用多孔、比表面积大、热/机械稳定性好、结构规整、活性位点多的ZIF-67与磁性纳米材料Fe3O4所表现出的协同作用,研究了该复合材料在环境污染物对硝基苯酚还原反应中的催化作用。结果表明,在该反应体系中添加ZIF-67@PVP@Fe3O4复合材料,与未添加催化剂以及只添加单一材料相比,响应灵敏度增强,反应速率加快,表现出最大的催化活性。另外该复合材料中因为添加了磁性纳米材料Fe3O4,所以有利于催化剂的回收再利用。对ZIF-67@PVP@Fe3O4复合材料进行了6次重复循环实验,催化效率仍维持在95%以上,表明该复合材料稳定性较好,有望发展成为有应用前景的环境污染物催化材料。

ZIF-67复合材料的制备及催化性能研究进展

本文对ZIF-67复合材料的特点、制备方法和应用进展进行了综述。总结了ZIF-67复合材料在催化性能、电化学性能、吸附分离性能等方面的应用进展。并从ZIF-67复合材料的特点出发,对其应用方面进行了展望。

Co@NC纳米复合材料的制备及其电化学性能研究

本文从开发替代贵金属催化剂(如RuO2,IrO2,Pt)的廉价催化剂方面着手,以金属有机框架化合物ZIF-67为前驱物,通过室温溶剂热法合成金属有机骨架ZIF-67,将其高温炭化制备出包覆Co纳米颗粒的氮掺杂的碳基复合材料,即Co@NC.研究炭化温度对其形貌结构、元素组成和电催化性能的影响.制备形貌结构最优的Co@NC催化剂,并研究了其在碱性条件下析氧反应的催化活性和稳定性.

ZIF-67衍生Co/NC多孔碳材料的改性及其电催化水氧化性能

通过将前体ZIF-67高温热解并采用NaBH4还原的方法制得表面富含氧空位的多孔碳复合材料(R-Co/NC-800)。利用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)等手段对材料的物相、形貌、元素分布以及表面化学键结构等进行了表征;采用线性扫描伏安法(LSV)等方法研究了材料的电催化水氧化活性。结果表明制得的多孔碳复合材料(R-Co/NC-800)与未经NaBH4还原处理的Co/NC-800样品对比,其表面氧空位浓度明显增加,形成新的催化活性位点,有效提升了电催化水氧化活性。在1.0 mol/L KOH溶液中,达到10 mA/cm^2的电流密度,所需过电势仅为287 mV,同时表现出优异的电化学稳定性。

Co/C复合材料的制备及其对中性红的吸附性能

通过将沸石咪唑盐骨架67(ZIF-67)晶体在不同温度(600、700、800、900和1000℃)的N2气氛中碳化,制得磁性多孔Co/C复合材料,将其用于中性红(NR)的吸附。考察吸附温度、NR初始质量浓度、吸附剂用量及pH等因素对吸附量的影响。结果表明:随着碳化温度的升高,Co/C复合材料比表面积由365 m^(2)/g逐渐减小到111 m^(2)/g;ZIF-67碳化温度为800℃时得到的Co/C的总孔体积最大,达到0.198 cm^(3)/g,且对NR的吸附性能最好,在5 h内达到吸附饱和;溶液温度为30℃、NR初始质量浓度为125 mg/L、吸附剂用量为3 mg、pH=7时得到的最大吸附量为985 mg/g。采用拟二阶方程对吸附动力学数据进行拟合,得到最大吸附量为1013 mg/g,800℃碳化的Co/C吸附NR后在甲醇溶液中脱附再吸附,循环5次后,吸附量维持在最高值的92%以上,且易于通过磁分离而回收。对Co/C复合材料吸附机制的研究表明,Co颗粒与碳材料的协同作用使得Co/C复合材料对NR具有较高吸附量。

原子非简谐振动对石墨烯/ZIF-67型复合材料蓄热性能及特征寿命的影响

利用石墨烯优良的特性与其他材料复合,可赋予复合材料优异的性质并兼具两者的优势;对石墨烯/ZIF-67型(CoO/RGO)复合材料的研究中,在考虑原子非简谐振动情况下采用固体物理学理论和方法,确定了该材料的德拜温度、定容比热和特征寿命随温度变化而变化的规律,并探讨了原子非简谐振动对上述指标的影响。结果表明:1)石墨烯/ZIF-67型复合材料的德拜温度和定容比热的数值均随温度升高而增大,其中德拜温度随温度升高无较大变化,温度每升高1 K,德拜温度仅升高约0.003%;而定容比热随温度升高呈非线性增大,其中温度较低时定容比热变化较大,温度较高时定容比热有接近常量的趋势。2)石墨烯/ZIF-67型复合材料的特征寿命约为232 d,并随温度升高而减少,但减少幅度不大,实际使用环境温度对该材料的特征寿命的影响很小。3)若不考虑原子间的非简谐效应,石墨烯/ZIF-67型复合材料的德拜温度和特征寿命为常量;在考虑到原子非简谐振动项后,则它们均随温度变化而变化,且温度越高,非简谐效应产生的影响越明显;然而非简谐效应对该材料定容比热的影响不明显。研究结果有助于推动有关石墨烯/ZIF-67型复合材料的研究和应用。

ZIF-67修饰WO_(3)纳米片的制备及其气敏性能

金属氧化物半导体气敏传感器在有毒有害气体检测领域逐渐表现出巨大的应用前景,但是金属氧化物半导体传感器通常在检测时受环境湿度影响较大,这极大地限制了其应用。本文采用水热法成功在陶瓷管表面原位生长WO_(3)纳米片,并以此为基底,在其表面生长ZIF-67多孔材料,通过调控W和Co的比例制备了不同比例的ZIF-67/WO_(3)复合材料,利用XRD、SEM、FTIR和比表面积测试仪(BET)等方法对所制备的材料进行物相和形貌表征。针对其不同比例的复合材料的气敏性能进行了研究。结果表明:W∶Co摩尔比为1∶1的ZIF-67/WO_(3)(1∶1)复合材料性能最好,在220℃对三乙胺表现出优异的选择性,对体积分数为100×10^(-6)的三乙胺的响应值可达140.34,响应和恢复时间分别为9 s和7 s。研究了空气相对湿度(RH)对ZIF-67/WO_(3)(1∶1)传感器的影响,结果表明,在高达75%RH环境下该材料仍能保持较好的响应值,相对于纯WO_(3)气敏材料具有较好的抗湿性能。