MOF-74(Zn,Ni)的各向异性负热膨胀

金属有机框架材料(MOF)结构简单、孔径大,在分离、催化、吸附等领域有很好的应用前景,其结构的柔软性和可调性为MOF的热膨胀调控提供了可能。以MOF-74(Zn,Ni)化合物为研究对象,通过变温X射线衍射研究晶体结构,发现化合物在a(b)方向上表现出负热膨胀,而在c轴方向表现出正热膨胀。在(373~448)K的温度区间内,Zn-MOF-74表现出体积的正热膨胀,Ni-MOF-74则因更强的a轴负热膨胀而表现出体积的负热膨胀,这说明金属中心对负热膨胀具有显著影响。同时,负热膨胀起源于配体的桥链结构单元横向热运动。

MOF(Ni)-74对废水中偶氮染料刚果红的吸附性能研究

以2,5-二羟基对苯二甲酸为有机配体、Ni(Ⅱ)为中心金属,采用溶剂热法合成了金属有机骨架材料MOF(Ni)-74,通过XRD和FT-IR对其结构进行了表征。用MOF(Ni)-74吸附偶氮染料刚果红,考察了溶液初始浓度和接触时间、吸附剂投加量、pH值、Na^(+)浓度及温度对吸附的影响,并对其等温吸附过程、吸附动力学和吸附热力学进行了研究。实验结果表明,随着刚果红初始浓度增大,MOF(Ni)-74的吸附量增大;吸附剂投加量增大,去除率提高,吸附量减少;Na^(+)浓度增大,吸附量减少。等温吸附模型更符合Freundlich方程,动力学更符合双常数模型。热力学参数ΔG<0、ΔH>0、ΔS>0,表明MOF(Ni)-74对刚果红的吸附是自发的、吸热的过程。

金属有机骨架材料MOF(Ni)-74对水中Cu^(2+)的吸附性能研究

采用溶剂热法合成了金属有机骨架材料MOF(Ni)-74,并系统研究了其对水溶液中Cu^(2+)的吸附性能。采用X射线粉末衍射仪和原子吸收分光光度计对样品的物相及其对Cu^(2+)的吸附性能进行了表征。研究了溶液pH、Cu^(2+)初始浓度及吸附剂投加量等因素对Cu^(2+)在MOF(Ni)-74上吸附性能的影响,并对其吸附等温过程和吸附动力学进行了研究。结果表明:在pH 1~6范围内,MOF(Ni)-74吸附Cu^(2+)的最适pH为6。Cu^(2+)初始浓度增大,MOF(Ni)-74对Cu^(2+)的平衡吸附量增大。吸附剂投加量增大,溶液中Cu^(2+)的去除率提高,但Cu^(2+)的平衡吸附量减小。MOF(Ni)-74对Cu^(2+)的吸附符合Freundlich等温吸附模型和准二级动力模型。

通过与氧化石墨烯复合增强金属有机框架材料MOF(Ni)-74的电催化析氢性能

采用溶剂热法制备了金属有机框架材料MOF(Ni)-74及其与氧化石墨烯(GO)的复合材料MOF(Ni)-GO,并利用线性伏安扫描(LSV)等电化学方法在N_2饱和的0.5mol/L H_2SO_4溶液中对材料的电催化性能进行了检测。实验结果表明,GO的掺杂能显著提升金属有机框架材料MOF(Ni)-74的电催化活性。其中GO含量为8%时,所得复合材料表现出最好的电催化析氢活性,起始电势仅为-0.462V,塔菲尔斜率为110mV/dec,同时该材料也表现出很好的电化学稳定性。

Zn-Ni MOF/rGO复合结构的制备及其电化学性能

采用溶剂热法和电化学还原法制备了双金属锌-镍金属有机框架/还原氧化石墨烯(Zn-Ni MOF/rGO)复合结构。利用扫描电子显微镜(SEM)对Zn-Ni MOF/rGO复合结构形貌进行了表征。通过循环伏安(CV)法和计时安培滴定法对修饰在玻碳电极(GCE)上的Zn-Ni MOF/rGO/GCE传感器的性能进行了测试。实验结果表明:制备的Zn-Ni MOF/rGO/GCE传感器对亚硝酸盐的检测具有灵敏度高(0.50μA·μM^(-1)·cm^(-2),1 M=1 mol/L)、线性范围宽(1.0~2000μM)、检测限低(0.47μM)以及良好的选择性和长期稳定性等特点。因此,制备的基于Zn-Ni MOF/rGO复合结构的传感器能够实现对亚硝酸盐的高性能检测,并在实际环境检测中具有潜在的应用前景。

Zn-MOF-74负载离子液体的结构稳定性和吸附性能研究

离子液体(ILs)作为一种新型绿色溶剂应用广泛,以多孔材料MOFs作为支撑体负载ILs,不仅有望降低ILs的高粘性,而且有助于提高材料的吸附分离能力,但要如何选择适合MOFs体系来负载ILs是一个难点。本文采用密度泛函理论(DFT),利用VASP和Gaussian 09程序对负载[Emim][BF4]的Zn-MOF-74的结构稳定性进行系统研究,从几何结构、电荷分析、相互作用等方面将Zn-MOF-74@[Emim][BF4]复合体系与[Emim][BF4]和Zn-MOF-74比较分析。计算结果表明,负载[Emim][BF4]的Zn-MOF-74体系中,IL的阴离子与Zn-MOF-74的开放金属位点Zn发生强相互作用,Zn、F1原子之间因库仑力成键,造成了MOF-74配位构型的改变。IL的负载扰乱了Zn-MOF-74结构的对称性,增强了离子间相互作用。Zn-MOF-74@[Emim][BF4]复合体系形变过程伴随着电荷转移,其吸附能为-1.032e V,绘制的差分电荷以及相互作用图验证MOF和IL之间发生了化学吸附。本文还进一步探讨了负载ILs的Zn-MOF-74吸附能力,研究CO2在复合体系中吸附的作用机制。