自支撑NH_2-MIL-125/聚■二唑复合正渗透膜的制备及性能

合成了高强度亲水性含羧基聚■二唑材料(POD-COOH)和含氨基金属有机框架材料(NH_2-MIL-125),以NH_2-MIL-125为填料,与POD-COOH基体材料进行溶液共混,并通过溶液浇铸法制备系列新型自支撑复合正渗透膜,研究NH_2-MIL-125的引入对复合正渗透膜结构和性能的影响.研究结果表明,所制备的系列复合正渗透膜均呈致密结构,且随着NH2-MIL-125含量的增加,复合膜的表面亲水性增加、电负性增强,并保持良好的机械性能.以去离子水为进料液,1. 5 mol/L硫酸钠溶液为汲取液,对上述自支撑复合膜进行正渗透性能测试,发现由于消除了传统正渗透膜支撑层的内浓差极化现象,该新型复合正渗透膜在分离过程中具有优异的正渗透性能.     

Ag/NH2-MIL-125(Ti)的构建及可见光还原水中Cr(Ⅵ)

开发高效、稳定的复合光催化材料是当前环境领域的迫切需求。 本文采用溶剂热协同紫外光还原法成功制备了复合光催化材料Ag/NH₂-MIL-125(Ti),并通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)及X射线光电子能谱(XPS)等技术手段对其形貌、结构及光学性质进行分析,考察了Ag/NH₂-MIL-125(Ti)可见光(λ≥420 nm)催化还原Cr(Ⅵ)的性能,并优化了催化剂用量、Cr(Ⅵ)浓度、空穴捕捉剂种类及用量等条件。 结果表明,在最佳条件下,Ag/NH₂-MIL-125(Ti)具有良好的吸附及光催化还原Cr(Ⅵ)性能,其吸附及光催化还原率是NH₂-MIL-125(Ti)的3.11倍,Ag/NH₂-MIL-125(Ti)特殊的“芝麻饼”形貌以及Ag⁰与NH₂-MIL-125(Ti)之间形成的异质结有助于增强复合材料的光催化还原Cr(Ⅵ)的性能。 同时,通过条件实验,提出了光催化还原过程中主要的活性物种以及Cr(Ⅵ) 的还原机理。 本研究将为金属有机骨架(MOFs)复合材料在可见光催化环境修复领域的应用提供理论依据和实验参考。     

提高MIL-125(Ti)-NH2可见光催化活性的研究进展

太阳能是一种清洁的可再生能源,其中,可见光占太阳能总能量的45%。发展可见光响应的光催化剂是光催化领域重要的研究内容之一。NH₂-MIL-125（Ti）是一种有代表性的金属有机骨架可见光催化剂,但其存在可见光利用效率不高、光生电子-空穴对复合快等缺点。近年来,研究者们通过对NH₂-MIL-125（Ti）的晶面、结构和组成进行调控和修饰,提高其可见光催化活性。本文对近年来报道的关于提高NH₂-MIL-125（Ti）可见光催化活性的方法进行了综述,并对NH₂-MIL-125（Ti）基可见光催化剂的发展方向提出了建议,以期为NH₂-MIL-125（Ti）在光催化反应中进一步应用研究提供参考。     

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NH₂-MIL-53（Sc），NH₂-MIL-53（Al），MIL-53（Sc）和NO₂-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，NH₂-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NH₂-MIL-53（Sc）和NH₂-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NH₂-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NO₂-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NH₂-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.     

石墨烯量子点/铁基金属-有机骨架复合材料高效光催化二氧化碳还原※

利用可见光将二氧化碳光还原为有用的化学品是一项有前景但充满挑战的工作. 金属有机骨架(MOFs)作为一种新兴的具高孔隙率、高比表面积、强吸附富集CO₂能力、结构和功能可调的多孔材料, 在光催化二氧化碳还原反应中具有极强的应用潜力. 但大多数金属有机骨架材料存在可见光吸收范围窄、光生载流子快速复合等问题, 导致催化二氧化碳还原活性仍然较低. 通过静电自组装策略将纳米级胺基化金属有机骨架材料(NH₂-MIL-88B(Fe))和羧酸化石墨烯量子点(GQD)通过静电作用结合, 得到GQD/NH₂-MIL-88B(Fe)复合材料. 该复合催化剂有效结合了金属有机骨架强二氧化碳吸附富集能力和GQD的可见光吸收范围宽、电子传导能力强等优点, 因此与纯金属有机骨架材料NH₂- MIL-88B(Fe)相比较, 该复合材料能高效光催化还原CO₂为CO, 并在10 h可见光下活性高达590 μmol/g, 约为NH₂-MIL-88B(Fe)活性的四倍. 这项工作为制备高活性催化CO₂的金属有机骨架复合材料提供了借鉴.     

基于Fe(Ⅲ)-2-氨基对苯二甲酸金属有机框架的免标记氯霉素电化学传感器的构建及应用

快速、简便的氯霉素(CAP)传感检测技术在食品安全和环境监测等领域具有良好的应用前景。本研究以FeCl₃·6H₂O和2-氨基对苯二甲酸(2-ATPA)为原料，采用水热合成法成功制备了金属有机框架(MOF)材料NH₂-MIL-88(Fe)，并利用2-ATPA配体上的氨基，将其共价固定在羧基化的玻碳电极表面；进一步利用磷酸基团(-PO₄^3–)与铁离子(Fe(Ⅲ))之间的强配位作用，将5′-PO₄^3–修饰的CAP核酸适配体(C-Apt)直接自组装到NH₂-MIL-88(Fe)修饰电极表面，无需额外交联剂和预活化过程，构建了一种新型C-Apt电化学传感界面。电化学实验结果表明，基于NH₂-MIL-88(Fe)的类过氧化物酶活性，NH₂-MIL-88(Fe)修饰电极对H₂O₂/3,3′,5,5′-四甲基联苯胺(TMB)表现出明显的电催化...     

一步法构筑离子液体功能化MOF材料用于常压催化CO2环加成反应

采用原位组装法将羧基离子液体1-丙酸-3-甲基咪唑氯（CFIL）一步固载到一种金属有机框架（MOF）材料NH₂-MIL-101上,制备了具有多重活性位点的非均相催化剂NH₂-FMOF-CFIL,对其在CO₂和环氧氯丙烷的（ECH）环加成反应中的催化性能进行了研究。傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和元素分析结果证实离子液体CFIL引入到MOF材料中,粉末X射线衍射（PXRD）、扫描电子显微镜（SEM）和N₂吸脱附结果表明离子液体的引入不会破坏NH₂-MIL-101的MOF晶体结构或堵塞孔道,但能诱导产生介孔。催化反应表征结果显示,离子液体CFIL结构中咪唑N作为Lewis碱性位点活化CO₂,Cl^-作为亲核试剂促进环氧氯丙烷开环,并与MOF材料NH₂-MIL-101上的Cr³⁺和氨基产生协同作用,诱导在温和条件（0.1 MPa CO₂、25–70℃、无溶剂和助剂）下,高效催...     

玻璃球负载非晶态有机钛聚合物提高光催化还原CO2的转换频率

化学蚀刻玻璃球,表面产生纳米孔缝,再通过溶剂热法在孔缝内制备了非晶态有机钛聚合物。通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES）、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis）、荧光光谱（PL）、有机元素分析（OEA）、紫外光电子能谱（UPS）和傅里叶变换红外光谱（FT-IR）等表征了材料的结构及光电性能。结果表明,负载的非晶态有机钛聚合物对可见光有明显的吸收,且荧光强度较NH₂-MIL-125（Ti）大幅度降低,光生电子-空穴对更加稳定。玻璃球负载的非晶态有机钛聚合物为催化剂,300 W氙灯为光源催化还原CO₂,反应4 h后,甲醇的产量达941.6 μmol,相应的转换频率（TOF）值为46.4 h^-1。使用具有相同有机配体及金属离子的NH₂-MIL-125（Ti）及P25为对比催化剂,在相同的光催化条件下,其相应的TOF分别为0.28和0.019 h^-1。催化剂热处理实验表明玻璃球载体对有机钛聚合物的化学稳定性有明显的保护作用,经过300 ℃处理,负载的有机钛聚合物光催化性能仍然稳定,而NH₂-MIL-125（Ti）的光催化活性衰减了54%,这是由于其化学结构及晶体结构被破坏。     

静电纺丝复合反渗透膜的改性制备与脱盐性能

利用静电纺丝技术在无纺布上制备PET纳米纤维膜, 并用交联壳聚糖对其进行改性得到壳聚糖改性纳米纤维复合膜. 以间苯二胺(MPD)和均苯三甲酰氯(TMC)为单体, 采用界面聚合法在壳聚糖改性纳米纤维复合膜的表面制备聚酰胺分离层, 得到新型静电纺丝纳米纤维基复合反渗透膜. 新型复合反渗透膜具有典型的聚酰胺复合反渗透膜的表面脊-谷结构. 从膜的表面形貌、 亲水性、 分离性能等3个方面对水相MPD溶液中阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的含量对膜结构和性能的影响进行了系统研究. 结果表明, SDBS的含量对膜形态结构的均匀性和亲水性有一定影响, 且随着SDBS含量的增加, 膜的脱盐率先增大后减小, 而通量小幅度上升后, 先减小后增大, 呈现规律性变化.     

SPES/SiO_2杂化纳米纤维复合质子交换膜的制备与性能

提出了一种利用杂化纳米纤维来制备高性能质子交换膜的方法,首先采用溶液喷射纺丝技术纺制了SPES/Si O2杂化纳米纤维,再通过溶液浸渍法制备了SPES/Si O2/Nafion复合质子交换膜,并研究了其热稳定性、吸水性能、溶胀性能、质子传导性能以及甲醇渗透性能等.结果表明,杂化纳米纤维的引入明显改善了Nafion膜的热性能、尺寸稳定性,并大大提高了其质子传导性能.TG数据表明复合膜的热稳定性相比于Nafion膜得到了极大改善.复合膜溶胀率均比Nafion膜的小,SPES/Si O2/Nafion-5,SPES/Si O2/Nafion-15和SPES/Si O2/Nafion-25在80℃溶胀率仅为14.9%,15.84%和17.2%,但是复合膜的溶胀率随着Si O2含量的增加而增大.复合膜电导率随Si O2含量的增加呈先增大后减小的规律,Si O2含量为15%的复合膜在80℃、100%湿度条件下,质子导电率可达到0.154 S/cm.其阻醇性能也得到了极大改善,Si O2含量为25%的复合膜相比于Nafion膜其甲醇渗透率降低了55.3%.因此SPES/Si O2杂化纳米纤维复合质子交换膜可以作为一种新型质子交换膜应用于燃料电池中.     

Synthesis of N-TiO2@NH2-MIL-88(Fe) Core-shell Structure for Efficient Fenton Effect Assisted Methylene Blue Degradation Under Visible Light

Core-shell TiO₂-based photocatalysts with specific composition, morphology, and functionality have attracted considerable attention for their excellent degradation properties on organic pollutants via a photocatalytic oxidation process. Herein, a N-TiO₂@NH₂-MIL-88(Fe) core-shell structure was prepared by coating NH₂-MIL-88(Fe) on nitrogen-doped TiO₂(N-TiO₂) nanoparticles. Introduction of heteroatom nitrogen to pure TiO₂ expands the spectral response range, leading to enhanced quantum efficiency of photocatalyst. Furthermore, loading NH₂-MIL-88(Fe) on N-TiO₂ improved the adsorption ability of the nanocomposites due to the porous tunnels of NH₂-MIL-88(Fe). The resulted core-shell N-TiO₂@NH₂-MIL-88(Fe) nanocomposites realized the transfer of photo excited electrons from N-TiO₂ to NH₂-MIL-88(Fe) rapidly, partially reduced Fe³⁺ to Fe²⁺ in NH₂-MIL-88(Fe), and further enhanced the Fenton effect on efficiently degrading methylene blue dye(MB) under visible light(λ ≥ 420 nm) with the assistance of H₂O₂.     

Ti-MOF Derived N-Doped TiO2 Nanostructure as Visible-light-driven Photocatalyst

Nanostructured N-doped TiO₂ photocatalyst has been prepared via a new approach from Ti-based MOF[NH₂-MIL-125(Ti)] precursor. The success of N doping enhances light absorption and narrows the bandgap. Moreover, the as-prepared nanostructure is constructed with tiny nanoparticles and resembles a pie-like morphology inherited from the MOF, which accelerates electron transfer. Hence, as a photocatalyst for the degradation of methylene blue(MB) under visible light irradiation, the N-doped TiO₂(N-TiO₂) nanostructure shows higher photocatalytic activity with a reaction rate constant of 0.018 min^-1 than that of the TiO₂-P25 and TiO₂ under the visible light.     

基于氨基化煤基碳点的复合光催化剂的制备及对CO2还原的催化性能

采用过氧化氢氧化法剥离出煤炭结构中的晶体碳[煤基碳点(CDs)], 并通过亚硫酰氯氯化及乙二胺钝化等步骤对其进行氨基化修饰, 制得N, S共掺杂的氨基化煤基碳点(NH₂-CDs), 再利用其表面的氨基和含氧基等官能团的配位及分散作用, 将由氯化铜原位还原得到的氧化亚铜(Cu₂O)纳米粒子包覆于其中, 制备了复合催化剂Cu₂O/NH₂-CDs, 表征了其结构和形貌, 并考察了其可见光催化还原CO₂/H₂O的性能. 结果发现, NH₂-CDs的存在使复合催化剂不仅具备了较强的CO₂吸附性能, 而且还具有了高效的电子-空穴对分离和电子转移能力, 从而表现出优异的光催化还原CO₂制备HCOOH的性能. 反应6 h时, 产物HCOOH的量为2582.4 μmol/g cat, 约为同条件下纯Cu₂O作为光催化剂时产物HCOOH产率的7.3倍.     

磺化聚芳醚酮砜/聚芳醚砜噁二唑复合型质子交换膜的制备与性能

为了降低质子交换膜(PEM)的甲醇渗透系数和改善PEM在中高温(80~120 ℃)时的质子传导率, 以自制的磺化度(SD)为100%的磺化聚芳醚酮砜(SPAEKS)与聚芳醚砜噁二唑(PAESO)为原料, 采用溶液共混法制备了SPAEKS/PAESO复合膜, 并用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和热重分析(TGA)对其进行了表征. 结果表明, 该复合膜具有较好的化学稳定性和热稳定性. 扫描电子显微镜(SEM)照片显示, 复合膜具有较好的致密结构, 其甲醇渗透系数为3.9×10^-7~6.6×10^-7 cm²/s, 低于SPAEKS的8.7×10^-7 cm²/s. 在100 ℃时复合膜的质子传导率达到0.074 S/cm, 高于SPAEKS膜的0.066 S/cm.     

Thin-film nanocomposite forward osmosis membranes modified with Zr-based metal–organic framework to improve desalination performance

In present work, first, the water-stable metal–organic framework (MOF) nanocrystals, UiO-66-(F)₄, were synthesized under green reaction condition and then some PES/PA thin-film nanocomposite (TFN) membranes were prepared using this synthesized nanocrystals (as modifier) and polyethersulfone (as the substrate). The obtained MOF and membranes were characterized by various characterization techniques such as FE-SEM, AFM, PXRD, contact angle measurements and FT-IR spectroscopy. Finally, the forward osmosis performance of the resultant membranes was evaluated by using different concentrations of NaCl as a draw solution and deionized water as a feed solution. Among all used membranes, the membrane with 0.1 wt% loading of UiO-66-(F)₄ (TFN-2) was found to be an efficient composite membrane in the FO performance with high J_w and low J_s/J_w.     

Self-cleaning Anti-fouling TiO2/Poly(aryl ether sulfone) Composite Ultrafiltration Membranes

A series of novel TiO2/poly(aryl ether sulfone) ultrafiltration membranes with anti-fouling and self-cleaning properties was designed and prepared. First, anti-photocatalytic degraded fluorine contained polv(aryl ether sulfone) matrix(PAES-F) was synthesized. Then the composite membranes were prepared via TiO2 nanopartides and PAES-F polymer matrix by solution blending and non-solvent induced phase inversion methods. Further, separation efficiency, fouling behavior and self-cleaning property of the composite ultrafiltration(UF) membranes were investigated by dead-end filtration experiments using a polyacn lamide solution. The composite UF membranes exhibited outstanding self-cleaning efficiency and anti-photocatalytic degraded property after exposure to simulated sunliglit irradiation.The water flux recovery ratios(FRR)of the optimal composite UF membranes could reach 74.24%, which was attributable to photocatalytic degradation of the organic contaminant by TiO2. And the retention rates of the composite UF membranes could maintain over 97%, which indicated the excellent photocatalytic degradation resistance of the fluorine contained PAES-F matrix. The novel high perfomiance composite UF membranes have a broad application prospect in water treatment.     

Preparation of Sulfur-doped PANI/TiO2 Nanowires and Its Sensing Properties to Mercury

TiO₂ nanowires were successfully prepared via a simple hydrothermal method and a layer of sulfurized polyaniline(PANI) was loaded onto their surface to prepare a sensor of elemental mercury at room temperature. The sulfurized PANI/TiO₂ composite sensor has a high sensitivity to mercury in a range of density from 5.57 mg/m³ to 126.18 mg/m³ at room temperature. The response time and recovery time are relatively short. We also investigated the sensitivity and response time to other interfering gases, such as NO₂, SO₂ and NH₃. And the sulfurized PANI/TiO₂ composite material shows a good selectivity for element mercury. The microscopic structure of the sensor was investigated via X-ray diffraction(XRD), scanning electron microscopy(SEM) and energy dispersive X-ray analysis (EDAX). The sulfurized PANI/TiO₂ composite material shows a high sensitive response, and good selectivity to element mercury, which is promising for the application in the detection of element mercury.