氨基功能化的金属有机框架与模型燃油中含氮化合物的结合作用

合成了金属有机骨架MIL-53(Al)和MIL-53(Al)-NH_2,并且将其作为吸附剂去除油品中的含氮化合物(喹啉和吡咯)。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、FT-IR光谱以及热重分析等对两种吸附剂进行了表征。结果表明,MIL-53(Al)-NH_2能够快速地吸附油品中的喹啉/吡咯并且显示了较高的吸附容量,但MIL-53(Al)对喹啉/吡咯的吸附容量较低,原因是MIL-53(Al)-NH_2和喹啉之间存在有利的氢键结合,但MIL-53(Al)-NH_2与吡咯的氢键作用相对较低。研究了影响吸附容量的因素,包括吸附时间和温度。采用准一级和准二级动力学模型拟合了喹啉和吡咯的吸附数据,研究了MIL-53(Al)-NH_2对喹啉和吡咯的吸附等温线和吸附热力学。通过简单的溶剂洗涤使得MIL-53(Al)-NH_2再生,并重新用于吸附过程。     

季铵功能化的金属有机骨架对水中双氯芬酸钠的高效吸附与去除

通过两步合成法制备了季铵功能化的金属有机骨架MIL-101（Cr）即MIL-101（Cr）-NMe₃,并考察了该材料对双氯芬酸钠（DCF）的吸附行为。通过不同浓度的DCF在MIL-101（Cr）-NMe₃吸附剂上的动力学数据,以及在不同温度下的吸附平衡等温线和MIL-101（Cr）-NMe₃吸附剂的重复使用性能考察,发现该材料对DCF的吸附过程符合准二级动力学方程,吸附平衡等温线符合Langmuir等温吸附模型,在20℃下的最大吸附量为310.6 mg/g,5次循环使用后吸附量未明显减少。MIL-101（Cr）-NMe₃对DCF的吸附作用机理可归结为静电相互作用和π-π相互作用,吸附效果远大于未修饰氨基的MIL-101（Cr）。可以预见该材料对水中DCF的去除具有良好的应用前景。     

CO2在氨基改性MIL-101(Cr)中吸附的分子模拟

采用实验与分子模拟结合的方法研究298 K下CO_2在氨基改性得到的MIL-101(Cr)-NH_2和MIL-101(Cr)-ED(ED:乙二胺)上的吸附性能。比较MIL-101(Cr)、MIL-101(Cr)-NH_2和MIL-101(Cr)-ED的吸附等温线与吸附热的结果,表明采用直接合成改性法得到的MIL-101(Cr)-NH_2比采用合成后再改性得到的MIL-101(Cr)-ED有更高的CO_2吸附容量。进一步比较密度分布图和径向密度分布曲线,分析CO_2在氨基改性MIL-101(Cr)中的吸附位,表明在低压下CO_2首先吸附在MIL-101(Cr)微孔的超级四面体中,随着吸附压力的增大逐渐填充到更大的孔中。氨基的存在增加了CO_2的吸附位点,使MIL-101(Cr)-NH_2具有较高CO_2吸附容量;同时MIL-101(Cr)-ED中的ED分子的存在增加了CO_2的吸附位点,使MIL-101(Cr)-ED也具有较高CO_2吸附容量;但是MIL-101(Cr)-ED中的ED分子占据了MIL-101(Cr)中Cr的吸附位点,使Cr对CO_2的吸附强度减弱,同时可吸附位点少于MIL-101(Cr)-NH_2,导致其对CO_2的吸附容量少于MIL-101(Cr)-NH_2。     

MIL-101(Cr)材料的合成及对水中布洛芬的吸附研究

制备了MIL-101(Cr)材料,借助X-射线衍射和红外光谱技术确认了标题化合物的结构,利用扫描电子镜(SEM)技术及物理吸附技术表征了其形貌特征与孔结构特征。结果表明MIL-101(Cr)材料大小均匀,平均粒径为0.8μm, BET比表面积与总孔容积分别为1505 m²·g^-1和0.11 cm³·g^-1。随后进行了对布洛芬的吸附研究,结果表明MIL-101(Cr)对布洛芬的吸附在30 min即可达到平衡,且为拟一级动力学过程,符合Langmuir吸附模型,最大吸附量为136.3 mg·g^-1。10 mg MIL-101(Cr)吸附剂可实现20 mg·L^-1布洛芬溶液中溶质的98%去除率。以上实验结果可为探究MIL-101(Cr)在水中有机污染物的去除提供参考。     

基于金属有机骨架材料分散固相萃取-高效液相色谱法检测环境水体中两种磺胺类药物

比较了3种金属有机骨架材料(MIL-101(Cr)、MIL-101(Cr)-SO_3H和MIL-101(Cr)-NH_2)在不同pH的环境水体中对两种磺胺类药物(磺胺对甲氧嘧啶和磺胺氯哒嗪)的吸附性能,从而选择出最佳吸附剂及pH条件。研究发现pH为9时MIL-101(Cr)吸附性能最佳,进而对影响吸附及解析效率的主要因素,如吸附剂使用量、吸附时间和解析溶剂及其用量、解析时间等进行优化。优化后的最佳实验条件为:每10.0 mL样品溶液(pH=9)中加入6.0 mg的MIL-101(Cr)吸附剂,吸附4.0 min,离心去掉上清液,然后用1.5 mL的甲酸-甲醇溶液解析-10.0 min后离心。结果表明:2种磺胺类药物在5.0～8000μg/L范围内线性良好且相关系数均大于0.9990,方法检出限以信噪比(S/N=3)计磺胺对甲氧嘧啶和磺胺氯哒嗪分别为0.08μg/L、0.05μg/L,3种浓度加标回收率为71.2%～91.9%,相对标准偏差为3.1%～8.5%。     

负载镍的金属有机骨架化合物在温和条件下的储氢性能

利用传统的浸渍法在一种金属有机骨架化合物MIL-101(Cr3F(H2O)2O[(O2C)-C6H4-(CO2)]3.nH2O,n≈25)上负载金属镍,制备了Ni/MIL-101复合材料.通过采用不同的浸渍手段(过量浸渍,等体积浸渍)和不同的还原方法(液相化学还原,固相加氢还原)制得了不同的Ni/MIL-101样品,并考察了这些样品在温和条件(25~100℃,0.01~4MPa)下的储氢性能.结果表明,Ni/MIL-101样品的储氢性能均比MIL-101的储氢性能有所改善.其中,采用过量浸渍和液相化学还原相结合制备的Ni/MIL-101样品的储氢性能最佳,储氢量可达1.02%.     

五乙烯六胺改性金属有机骨架材料MIL-101(Cr)对CO_2的吸附性能

采用溶剂热法合成金属有机骨架材料MIL-101(Cr),用回流法将五乙烯六胺(PEHA)负载到MIL-101(Cr)孔道中的不饱和金属位点上,使用扫描电镜、粉末X射线衍射、氮气物理吸附、元素分析和傅里叶变换红外光谱等表征手段考察材料的结构和形貌,测试氨基改性前后的MIL-101(Cr)在25℃、不同压力下对CO_2的吸附效果。结果表明,负载0.24 m L五乙烯六胺后的MIL-101(Cr)对CO_2的吸附效果最好,在25℃、常压下对CO_2的饱和吸附量可达58.944 mg/g,相比未负载五乙烯六胺的MIL-101(Cr)吸附量(CO_2饱和吸附量为44.208 mg/g)增加了33%。随着吸附压力的增加,MIL-101(Cr)和0.24PEHAM IL-101(Cr)对CO_2的饱和吸附量逐渐增加,当吸附压力为1.1 MPa时,两者的吸附量分别为1 147.59和1 256.74 mg/g,表明该类材料在高压下对CO_2有着良好的吸附效果。     

Pd/MIL-101的制备及非均相催化吲哚C-H活化

水热合成MIL-101,过量浸渍法吸附Pd(OAc)_2,原位还原Pd~(2+)制得Pd/MIL-101催化剂.采用XRD、XPS、SEM、ICP、HRTEM和N_2吸/脱附实验对其结构进行表征,催化剂Pd纳米粒子尺寸在1.5~2.5 nm之间,含量为1.5%.催化实验表明,Pd/MIL-101能高效催化吲哚C_2位芳基化,对于活性较差的溴代芳烃,也能得到中等以上的收率,催化剂循环5次后仍能保持较高的反应活性,发展了吲哚C_2位衍生物的简单、高效的合成方法.     

CO2在氨基改性MIL-101(Cr)中吸附的分子模拟

采用实验与分子模拟结合的方法研究298 K下CO₂在氨基改性得到的MIL-101（Cr）-NH₂和MIL-101（Cr）-ED（ED：乙二胺）上的吸附性能。比较MIL-101（Cr）、MIL-101（Cr）-NH₂和MIL-101（Cr）-ED的吸附等温线与吸附热的结果,表明采用直接合成改性法得到的MIL-101（Cr）-NH₂比采用合成后再改性得到的MIL-101（Cr）-ED有更高的CO₂吸附容量。进一步比较密度分布图和径向密度分布曲线,分析CO₂在氨基改性MIL-101（Cr）中的吸附位,表明在低压下CO₂首先吸附在MIL-101（Cr）微孔的超级四面体中,随着吸附压力的增大逐渐填充到更大的孔中。氨基的存在增加了CO₂的吸附位点,使MIL-101（Cr）-NH₂具有较高CO₂吸附容量;同时MIL-101（Cr）-ED中的ED分子的存在增加了CO₂的吸附位点,使MIL-101（Cr）-ED也具有较高CO₂吸附容量;但是MIL-101（Cr）-ED中的ED分子占据了MIL-101（Cr）中Cr的吸附位点,使Cr对CO₂的吸附强度减弱,同时可吸附位点少于MIL-101（Cr）-NH₂,导致其对CO₂的吸附容量少于MIL-101（Cr）-NH₂。     

Ag-Y/MIL-101吸附剂的制备及其吸附脱硫性能

通过银、钇双金属改性制备了Ag-Y/MIL-101吸附剂,并对Ag-Y/MIL-101进行了X射线衍射(XRD)、电镜(SEMEDS)、比表面积(BET)和热重(TG-DTG)表征。考察了Ag-Y/M IL-101金属负载顺序、金属负载浓度、金属溶液用量、负载时间对脱硫性能的影响,优化了吸附脱硫条件。结果表明,金属改性得到的Ag-Y/MIL-101保持了MIL-101的晶格结构。与M IL-101相比,Ag-Y/MIL-101的比表面积和孔容均有所下降。适宜Ag-Y/MIL-101的制备条件为:先负载银后负载钇,银离子和钇离子的负载浓度均为30 mmol/L,金属溶液用量均为1 mL,负载时间为8 h。适宜Ag-Y/MIL-101的吸附脱硫条件为:吸附剂用量0.05 g,模拟油为10 mL,吸附温度为60℃,吸附时间为8 h。在此条件下,Ag-Y/MIL-101对噻吩的吸附量达到21.7 mg/g。Ag能显著提高MIL-101的吸附硫容,Y能显著提高MIL-101的吸附选择性,因此,Ag-Y/MIL-101吸附剂中Ag和Y的协同作用使其拥有比MIL-101更高的硫容和噻吩脱硫选择性。     

Adsorption of antimony using amino-functionalized magnetic MIL-101(Cr): Optimization by response surface methodology

Amino-functionalized magnetic MIL-101(Cr) was prepared via a one-step solvothermal method, characterized, and applied in adsorptive Sb(III) removal. The effects of solution pH, adsorbent dosage, and coexisting substances on the adsorption of Sb(III) by MIL-101(Cr)–NH₂/MnFe₂O₄ were studied. The adsorption kinetics were analyzed using pseudo-first order, pseudo-second order, intraparticle diffusion, and Elovich models, while Freundlich and Langmuir isotherm models were used to fit the experimental data. The pseudo-second-order kinetic model provided the best fit for the kinetic data. The maximum adsorption capacity of MIL-101(Cr)–NH₂/MnFe₂O₄ for Sb(III) was 91.07 ​mg/g, as calculated using the Langmuir adsorption isotherm model. Thermodynamic analysis revealed that the adsorption of antimony onto MIL-101(Cr)–NH₂/MnFe₂O₄ is spontaneous and endothermic, while response surface optimization revealed that the optimal conditions for Sb(III) adsorption by MIL-101(Cr)–NH₂/MnFe₂O₄ are an adsorbent loading of 222.55 ​mg/L, a pH of 4.5, and a temperature of 294.59 ​K. The predicted adsorption capacity of MIL-101(Cr)–NH₂/MnFe₂O₄ for Sb(III) is only a 1.8% deviation from the actual value. Furthermore, MIL-101(Cr)–NH₂/MnFe₂O₄ exhibits strong magnetism, allowing it to be separated from wastewater using a magnet. Finally, a preliminary economic analysis showed that the cost of treating a ton wastewater containing 25 ​mg/L antimony using this composite would be 26.24 USD. Thus, MIL-101(Cr)–NH₂/MnFe₂O₄ is promising for treatment of Sb(III)-containing wastewater.     

A new Brønsted acid MIL-101(Cr) catalyst by tandem post-functionalization; synthesis and its catalytic application

A new heterogeneous Brønsted solid acid catalyst was prepared by tandem post-functionalization of MIL-101(Cr) and utilized for acetic acid esterification and alcoholysis of epoxides under solvent-free conditions. First, MIL-101(Cr) was functionalized with pyrazine to achieve MIL-101(Cr)-Pyz. Afterwards, the nucleophilic reaction of MIL-101(Cr)-Pyz with 1,3-propane sultone and next acidification with diluted sulfuric acid gave MIL-101(Cr)-Pyz-RSO₃H Brønsted solid acid catalyst. Various characterization methods such as Fourier transformation infrared (FT-IR) spectroscopy, X-ray diffraction (XRD), elemental analysis (CHNS), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersiveX-ray(EDX) spectroscopy, thermal analysis (TGA/DTA), acid–base titration, and N₂ adsorption/desorption analysis were employed to fully characterize the prepared catalyst. The catalyst showed high activity compared to unmodified MIL-101(Cr) in both catalytic acetic acid esterification and alcoholysis of epoxides. It can also be readily isolated from the reaction mixture and reused three times without major decrease in its activity.     

Molecular Encapsulation of Trimeric Chromium Carboxylate Clusters in Metal–Organic Frameworks and Propylene Sorption

Oxo-bridged trimeric chromium acetate clusters [Cr₃O(OOCCH₃)₆(H₂O)₃]NO₃ have been encapsulated for the first time in the mesoporous cages of the chromium terephthalate MIL-101(Cr). The isolated clusters in MIL-101(Cr) have increased affinity towards propylene compared to propane, due to generation of a new kind of pocket-based propylene-binding site, as supported by DFT calculations.     

Pt/MIL-101(Cr)在肉桂醛选择性加氢反应中的催化性能

采用简单易行的浸渍法将Pt纳米粒子负载到MIL-101(Cr)上,制备了Pt/MIL-101(Cr)催化剂,并对其在肉桂醛选择性加氢反应的催化性能进行了研究。XRD、N₂吸附、TEM和催化性能的研究结果表明,Pt的负载量对负载于MIL-101(Cr)上Pt纳米粒子的尺寸及所制备催化剂对肉桂醇的选择性有很大影响。低Pt负载量(1.0%)的Pt/MIL-101(Cr)较其他MOFs和无机材料在肉桂醛选择性加氢反应中表现出了高的催化性能,在优化的反应条件下肉桂醛转化率和对肉桂醇的选择性可分别达96.5%和86.2%。Pt/MIL-101(Cr)催化剂具有良好的稳定性。Pt/MIL-101(Cr)所表现出的优良的催化性能同MIL-101(Cr)载体的孔道结构及其表面性质密切相关。     

Pt/MIL-101(Cr)在肉桂醛选择性加氢反应中的催化性能

采用简单易行的浸渍法将Pt纳米粒子负载到MIL-101(Cr)上, 制备了Pt/MIL-101(Cr)催化剂, 并对其在肉桂醛选择性加氢反应的催化性能进行了研究。XRD、N₂吸附、TEM和催化性能的研究结果表明, Pt的负载量对负载于MIL-101(Cr)上Pt纳米粒子的尺寸及所制备催化剂对肉桂醇的选择性有很大影响。低Pt负载量(1.0wt%)的Pt/MIL-101(Cr)较其他MOFs和无机材料在肉桂醛选择性加氢反应中表现出了高的催化性能, 在优化的反应条件下肉桂醛转化率和对肉桂醇的选择性可分别达96.5%和86.2%。Pt/MIL-101(Cr)催化剂具有良好的稳定性。Pt/MIL-101(Cr)所表现出的优良的催化性能同MIL-101(Cr)载体的孔道结构及其表面性质密切相关。     

MIL-101/P25复合材料的制备及光催化性能

采用水热法,将MIL-101负载到预处理过的P25表面,制得MIL-101/P25复合光催化材料,通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)、低温N2物理吸附-脱附(BET)、热重(TG)、场发射透射电镜(FETEM)和光致发光光谱(PL)等对催化剂进行结构表征,同时考察MIL-101及复合材料的稳定性,并且提出协同因子指标来定量评价复合带来的协同效应。结果表明MIL-101呈片状,与P25部分结合。复合后,MIL-101的稳定性得到提高。在适当的配比下,复合具有协同效应,当Cr(NO3)3·9H2O与P25的物质的量之比为1∶1时,复合材料对罗丹明B的可见光催化活性最高,协同因子达到1.64。复合材料对无色有机污染物水杨酸同样表现出良好的光催化效果。     

Metal organic framework–organic polymer monolith stationary phases for capillary electrochromatography and nano-liquid chromatography

In this study, metal organic framework (MOF)–organic polymer monoliths prepared via a 5-min microwave-assisted polymerization of ethylene dimethacrylate (EDMA), butyl methacrylate (BMA), and 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid (AMPS) with the addition of various weight percentages (30–60%) of porous MOF (MIL-101(Cr)) were developed as stationary phases for capillary electrochromatography (CEC) and nano-liquid chromatography (nano-LC). Powder X-ray diffraction (PXRD) patterns and nitrogen adsorption/desorption isotherms of these MOF–organic polymer monoliths showed the presence of the inherent characteristic peaks and the nano-sized pores of MIL-101(Cr), which confirmed an unaltered crystalline MIL-101(Cr) skeleton after synthesis; while energy dispersive spectrometer (EDS) and micro-FT-IR spectra suggested homogenous distribution of MIL-101(Cr) in the MIL-101(Cr)–poly(BMA–EDMA) monoliths. This hybrid MOF–polymer column demonstrated high permeability, with almost 800-fold increase compared to MOF packed column, and efficient separation of various analytes (xylene, chlorotoluene, cymene, aromatic acids, polycyclic aromatic hydrocarbons and trypsin digested BSA peptides) either in CEC or nano-LC. This work demonstrated high potentials for MOF–organic polymer monolith as stationary phase in miniaturized chromatography for the first time.     

MIL-101/P25复合材料的制备及光催化性能

本文采用水热法,将MIL-101负载到预处理过的P25表面,制得MIL-101/P25复合光催化材料,通过X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外（FTIR）、低温N₂物理吸附-脱附（BET）、热重（TG）、场发射透射电镜（FETEM）和光致发光光谱（PL）等对催化剂进行结构表征,同时考察MIL-101及复合材料的稳定性,并且提出协同因子指标来定量评价复合带来的协同效应。结果表明MIL-101呈片状,与P₂₅部分结合。复合后,MIL-101的稳定性得到提高。在适当的配比下,复合具有协同效应,当Cr（NO₃）₃·9H₂O与P25的物质的量之比为1：1时,复合材料对罗丹明B的可见光催化活性最高,协同因子达到1.64。复合材料对无色有机污染物水杨酸同样表现出良好的光催化效果。