三氮唑修饰ZIF-67材料的制备及其对碘的捕获研究

采用2-甲基咪唑为主配体、1,2,4-三氮唑(3NIM)为修饰配体,与钴离子反应制备三氮唑修饰ZIF-67材料,通过配体修饰调节其表面形貌,得到了一种具有与ZIF-67相同晶体结构的金属-有机骨架材料ZIF-67 (3NIM)。红外光谱结果显示三氮唑配体进入ZIF-67的骨架中;热重分析表明,该材料具有良好的热稳定性;场发射扫描电镜结果表明,其粒径较3NIM修饰前增大,但随着修饰配体浓度的升高团簇现象变得更为严重。将ZIF-67 (3NIM)材料应用于碘单质的气相和液相吸附中,在75℃下对碘蒸气的吸附量可达到6.66g/g,较未修饰的ZIF-67 (碘吸附量5.16g/g)提高了29%;在环己烷溶液中的碘去除率也有显著提高,去除率最高可达97.5%。结果表明,氨基配体修饰的ZIF-67系列材料有望用于放射性碘的高效去除。     

具有染料选择吸附性的衍生于沸石咪唑酯骨架-67的NiCo-层状双氢氧化物设计与合成

以沸石咪唑类金属有机骨架(ZIF-67)为模板合成了一种新型的中空吸附剂NiCo-LDH@ZIF-67,该吸附剂对甲基橙具有良好的选择吸附性以及可循环性。 通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)、红外光谱、电子能谱和氮气吸附-脱附等手段对样品进行了表征。 研究了溶液的pH值、甲基橙的初始浓度以及染料与吸附剂作用时间对NiCo-LDH@ZIF-67吸附性能的影响。 结果表明,该吸附剂对甲基橙的吸附动力学符合准二级动力学模型,且吸附等温线符合朗缪尔方程。 当pH值等于4, 吸附时间15 min,吸附剂用量为2400 mg/L时,该吸附剂对甲基橙的最大吸附量可达1766 mg/g,高于之前文献报道的类似吸附剂。 此外,NiCo-LDH@ZIF-67能从甲基橙和亚甲基蓝的混合溶液中选择性吸附甲基橙。     

具有染料选择吸附性的衍生于沸石咪唑酯骨架-67的NiCo-层状双氢氧化物设计与合成（英文）

以沸石咪唑类金属有机骨架(ZIF-67)为模板合成了一种新型的中空吸附剂NiCo-LDH@ZIF-67,该吸附剂对甲基橙具有良好的选择吸附性以及可循环性。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)、红外光谱、电子能谱和氮气吸附-脱附等手段对样品进行了表征。研究了溶液的pH值、甲基橙的初始浓度以及染料与吸附剂作用时间对NiCo-LDH@ZIF-67吸附性能的影响。结果表明,该吸附剂对甲基橙的吸附动力学符合准二级动力学模型,且吸附等温线符合朗缪尔方程。当pH值等于4,吸附时间15 min,吸附剂用量为2400 mg/L时,该吸附剂对甲基橙的最大吸附量可达1766 mg/g,高于之前文献报道的类似吸附剂。此外,NiCo-LDH@ZIF-67能从甲基橙和亚甲基蓝的混合溶液中选择性吸附甲基橙。     

沸石咪唑酯骨架-67高效催化L-丙交酯的开环聚合反应

为了探究沸石咪唑酯骨架材料(Zeolitic Imidazolate Frameworks,ZIFs)结构中的金属单元对其催化活性的影响,我们采用室温法合成了ZIF-8、Zn/Co-ZIF和ZIF-67,并用其催化L-丙交酯的本体开环聚合反应。 在相同的反应条件下,ZIF-67具有最高的催化活性。 与2-甲基咪唑(配体)作为催化剂相比,ZIF-67催化得到的聚乳酸具有高度全同立构结构。 此外,基质辅助激光解吸-飞行时间(MALDI-TOF)质谱表明,ZIF-67催化得到的聚乳酸主要为线状结构。 经过3次循环反应后,ZIF-67的催化活性没有明显降低。     

ZIF-67/CeO2催化CO2和甲醇直接合成碳酸二甲酯

采用沉淀法将ZIF-67负载到CeO₂上,制备了具有多重活性位点的非均相催化剂ZIF-67/CeO₂,并研究其催化CO₂和甲醇直接反应生成碳酸二甲酯(DMC)的性能。采用X射线衍射、N₂吸附-脱附、傅里叶变换红外光谱和X射线光电子能谱研究了ZIF-67/CeO₂的各种理化性质。结果表明,ZIF-67的引入使ZIF-67/CeO₂催化剂产生更多的氧空位。在考察的ZIF-67/CeO₂系列催化剂中,0.3-ZIF-67/CeO₂(0.3为Co、Ce物质的量之比)在具有高的比表面积的同时还能保持介孔结构,具有丰富的酸碱位点,并且具有较高的CO₂吸附容量,表现出最好的催化性能。在反应温度为140℃、压力为4.5 MPa的条件下反应4 h,DMC收率可达到3.79 mmol_DMC·g_cat^-1。     

ZIF-67/CeO2催化CO2和甲醇直接合成碳酸二甲酯

采用沉淀法将ZIF-67负载到CeO₂上,制备了具有多重活性位点的非均相催化剂ZIF-67/CeO₂,并研究其催化CO₂和甲醇直接反应生成碳酸二甲酯(DMC)的性能。采用 X 射线衍射、N2吸附-脱附、傅里叶变换红外光谱和 X 射线光电子能谱研究了ZIF-67/CeO₂的各种理化性质。结果表明,ZIF-67的引入使ZIF-67/CeO₂催化剂产生更多的氧空位。在考察的ZIF-67/CeO₂系列催化剂中,0.3-ZIF-67/CeO₂(0.3为Co、Ce物质的量之比)在具有高的比表面积的同时还能保持介孔结构,具有丰富的酸碱位点,并且具有较高的CO₂吸附容量,表现出最好的催化性能。在反应温度为140℃、压力为4.5 MPa的条件下反应4 h,DMC收率可达到3.79 mmol_DMC·gcat^-1。     

ZIF-8的合成、表征及正己烷吸附性能

以甲醇为溶剂,硝酸锌六水合物为锌源,2-甲基咪唑为有机配体,通过溶剂热法合成了金属有机骨架材料ZIF-8;采用X射线衍射(XRD)、氮气吸附、热重-差热分析(TG-DSC)和扫描电子显微镜(SEM)等方法对ZIF-8样品进行了表征;研究了正己烷在ZIF-8上的液相吸附动力学和动态选择性吸附性能.结果表明,合成的ZIF-8晶体具有方钠石结构,结晶度较高,孔结构主要为0.37~1.10 nm的微孔,BET比表面积为1836 m2/g,孔体积为0.65 cm~3/g.TG-DSC和高温原位XRD分析结果表明,合成的ZIF-8具有良好的热稳定性能.283~313 K时,正己烷在ZIF-8上液相吸附的扩散系数为(2.53~8.88)×10-12cm~2/s,扩散活化能为31.11 k J/mol;308 K时,ZIF-8对正己烷的动态饱和吸附量为187.3 mg/g,由吸附穿透曲线计算得出Thomas速率常数为2.17×10~(-3)m L·min~(-1)·mg~(-1).与5A分子筛相比,ZIF-8对正己烷的吸附容量高出约1倍,液相吸附表观扩散时间常数高出约70%.     

基于ZIF-9的多孔碳对次甲基绿的吸附动力学研究

以含钴的类沸石咪唑酯骨架结构材料ZIF-9为模板,在氩气中进行碳化,以及在碳化时加入硫粉,分别得到含钴和钴硫双掺杂的多孔碳材料Co/C-700和CoS/C-700.对合成材料的结构和组成进行了PXRD、Raman光谱、SEM和氮气吸附脱附的表征,结果显示:合成材料保持了模板的骨架结构,比表面积分别为270.59和108.78 m²·g^-1,是微孔介孔碳纳米复合材料.Co/C-700和CoS/C-700对染料次甲基绿的最大吸附量分别为58.31和57.90 mg·g^-1,吸附符合准二级动力学模型、孔扩散模型和Langmuir模型.分离、再生以及循环使用4次之后的Co/C-700对次甲基绿的吸附率仅下降了4%.     

ZIF-8原位负载Pd纳米粒子及其在Suzuki-Miyaura反应中的应用(英文)

将PdCl2与ZIF-8的反应原料ZnO和2-甲基咪唑按照一定的比例,采用机械化学法原位将Pd2+负载在ZIF-8上(Pd2+/ZIF-8)。然后用NaBH4将Pd2+/ZIF-8进行还原,得到均匀分散的Pd纳米颗粒(Pd/ZIF-8)。通过XRD、N2吸附、透射电镜、ICP-AES、XPS等对Pd/ZIF-8的结构、形貌、价态等进行了表征。结果表明用机械化学法原位制备的Pd/ZIF-8具有分散均匀、容易大量制备的优点。该催化剂不仅能高效催化Suzuki-Miyaura交叉偶联反应,并且能够多次循环利用。     

Fe3O4@HTlc的制备及其对甲基橙的吸附研究

采用液相非稳态共沉淀法制备了磁性镁铝类水滑石(Fe3O4@HTlc),采用透射电子显微镜、粉末X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、振动样品磁强计、比表面分析仪、微电泳仪等对样品的形貌和结构进行了表征,并比较了 Fe3O4@HTlc和HTlc对甲基橙的吸附性能。结果表明,Fe3O4@HTlc为顺磁性、具有核-壳结构和较大比表面积、带有正电荷的近球状颗粒。甲基橙在Fe3O4@HTlc和HTlc上的吸附动力学曲线均符合准一级动力学方程;吸附等温线均符合Langmuir吸附等温式;298 K时Fe3O4@HTlc和HTlc对甲基橙的饱和吸附量分别为138.89和147.06 mg/g,但Fe3O4@HTlc对甲基橙有较强吸附推动力和较短的吸附平衡时间。二者对甲基橙的吸附量均随温度的升高和pH (5~11)的增加而降低。     

ZIF-8吸附剂上CH4/N2的吸附分离性能与热力学性质

将沸石咪唑酯骨架结构材料应用于抽放煤层甲烷的浓缩净化研究。以三乙胺(TEA)为导向剂,ZnSO₄为金属离子源,水为溶剂,采用水热合成法进行了ZIF-8吸附剂的制备。采用XRD、物理吸附、动态吸附分离和反相气相色谱(IGC)等方法对ZIF-8的物理结构、化学稳定性、吸附分离性能和热力学性质进行了研究。结果表明,ZIF-8具有良好的化学稳定性,能够在强酸、强碱和强极性的溶剂中保持结构的稳定性;在298 K时,ZIF-8对CH₄/N₂的分离因子达到3.4,与活性炭相当,但CH₄、N₂在ZIF-8上的吸附热比在活性炭上低20%左右。     

不同尺寸ZIF-8对U(VI)的吸附性能

以经典的金属有机骨架(MOFs)材料ZIF-8为吸附剂,研究尺寸效应对铀吸附性能的影响。 通过3种方法合成不同粒径的ZIF-8,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)、表面积与孔隙度分析仪等对其进行了表征,测试了相同条件下不同尺寸的ZIF-8对硝酸铀酰溶液中U(VI)吸附,分别对其吸附过程的动力学和吸附等温线进行了考察,并测试了材料的可重复利用性。 结果表明,成功制备了高结晶性、高纯度的ZIF-8,产物形貌呈菱形十二面体,颗粒均匀,粒径分别为约50 nm、150 nm及2 μm;3种ZIF-8具有单一均匀的微孔结构和与粒径高度相关的比表面积;不同尺寸的ZIF-8均能快速吸附溶液中的U(VI),在室温pH=3下,在70 min左右时即可吸附初始质量浓度为200 mg/L的U(VI)溶液中90%以上U(VI);其中较小尺寸(约50 nm)的ZIF-8吸附性能最好,单位质量ZIF-8吸附U(VI)的饱和吸附量达到520.26 mg/g;ZIF-8对U的吸附动力学上符合二级动力学方程,吸附等温线符合Langmuir模型,说明ZIF-8对U(VI)的捕获属于化学单层吸附;经过4个吸附-解吸循环后,3种尺寸的ZIF-8均依然保持了70%以上的去除率。     

ZIF-8/改性聚丙烯腈电纺纳米纤维的制备及其高效去除水中孔雀石绿

通过原位生长方法,将最常见的金属有机骨架(MOFs)——沸石咪唑酯骨架材料(ZIF-8)固定到羧甲基化聚丙烯腈静电纺丝纳米纤维(PAN-COOH NFs)表面,得到ZIF-8/PAN-COOH NFs。通过扫描电子显微镜(SEM)、能量色散光谱(EDS)、X射线粉末衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对合成的ZIF-8/PAN-COOH NFs形貌和结构进行表征,并深入研究ZIF-8/PAN-COOHNFs从废水中去除孔雀石绿(MG)的性能。研究发现： ZIF-8/PAN-COOH NFs对MG的吸附符合拟二级动力学方程,吸附过程可采用Langmuir等温线模型拟合,其对MG的最大吸附容量可达3 604 mg·g^-1。此外,ZIF-8/PAN-COOH NFs在染料吸附实验中表现出良好的分离功能和重复利用性。     

硫化ZIF-67薄膜作为方酸敏化太阳能电池对电极的研究

沸石-咪唑框架结构(ZIFs)是一种新型多孔材料,具有表面积大、孔隙度高、孔隙大小可调节和通道规则等独特的优点。本文通过硫化涂覆在导电玻璃上的ZIF-67薄膜,制备了多孔碳和硫化钴复合材料,研究了其对I-/I-3氧化还原对的催化性能,以替代铂作为方酸染料敏化太阳能电池的对电极。通过X射线衍射、扫描电镜和等温吸附的测量,分析了硫化ZIF-67得到的对电极多孔膜的结构和形态特征,并通过Tafel曲线和电化学阻抗谱图对其催化性能进行评价。结果表明,硫化60min的ZIF-67对电极催化性能与Pt对电极相当,方酸敏化太阳能电池的光电转换效率分别是4.03%和4.10%。     

ZIF-67改性木质素磺酸钠/聚乙烯亚胺层层自组装膜的纳滤性能研究

基于木质素磺酸钠/聚乙烯亚胺纳滤膜的可行性,制备了ZIF-67改性的木质素磺酸钠/聚乙烯亚胺复合纳滤膜。通过层层自组装技术在聚砜基膜上沉积了ZIF-67改性的聚电解质阴/阳离子层,以不同的料液Mg SO_4、CaCl_2和NaCl为分离体系来探究ZIF-67改性木质素磺酸钠/聚乙烯亚胺复合膜的分离性能,发现本研究制备的ZIF-67改性木质素磺酸钠/聚乙烯亚胺复合膜在不降低截留率的前提下,渗透通量较木质素磺酸钠/聚乙烯亚胺纳滤膜可提高到约原来的两倍。本文运用层层自组装技术制备的ZIF-67改性的新型纳滤膜,可应用于水软化领域且简便可行。     

基于ZIF-8的新型复合吸附材料及从水中吸附孔雀石绿的应用

近年来,ZIFs型金属-有机骨架材料被发现可作为吸附剂应用于吸附分离水中有机污染物。但由于ZIFs的非球形型粉末形态及强的疏水性使其在水溶液中分散性差,不利于充分发挥吸附性能。针对这一不足,本文以聚丙烯酸酯羧基微球(PC-SMM)为载体,通过原位生长法在其表面生长一层ZIF-8纳米粒子外壳层,制备既具备ZIF-8粒子的结构特性又呈现出微球形态的ZIF-8/PC-SMM复合微球。以MG水溶液为分离体系来评价ZIF-8/PC-SMM复合微球的吸附分离性能,结果显示,ZIF-8/PC-SMM复合微球对MG的吸附量高达101.2mg/g,与ZIF-8及PC-SMM微球相比,其吸附性能得到明显提高。     

金属有机骨架材料ZIF-8富集黄芩中黄芩苷的新方法

本工作旨在探索MOFs材料高效富集黄芩中黄芩苷的新方法,拓展MOFs在吸附领域的用途.溶剂热法合成了沸石咪唑酯骨架-8（ZIF-8）,并进行了结构表征,以确保其准确合成.研究了ZIF-8对黄芩苷的吸附规律和作用机理：ZIF-8对黄芩苷的吸附符合准二级动力学方程,平衡吸附数据符合Langmuir吸附等温模型.采用响应面法（RSM）得到优化后的最佳吸附参数,在此条件下,ZIF-8对黄芩中黄芩苷的吸附率高达98.22%,且对黄芩中其它成分吸附效果不显著,以pH 6.8的PBS溶液作解吸液,ZIF-8对黄芩苷的解吸率为62.46%,而黄芩苷的纯度由吸附前的21.55%提高到解吸后的64.27%,且ZIF-8在吸附前后稳定性良好,回收率达到83.50%.因此,ZIF-8在吸附纯化黄芩苷方面具有潜在的应用价值.     

N263浸渍树脂吸附分离In(Ⅲ)、Fe(Ⅲ)的初步研究

以HZ-818大孔吸附树脂为载体,甲基三辛基氯化铵(N263)为萃取剂,利用干浸渍方法制备了N263浸渍树脂。采用静态吸附法考察了在盐酸体系中盐酸浓度、金属离子浓度、温度以及时间等因素对制备的浸渍树脂吸附分离In3+、Fe3+性能的影响。结果表明,浸渍树脂吸附In3+、Fe3+的最佳盐酸浓度均为4mol/L;其吸附In3+、Fe3+的等温吸附曲线符合Langmuir等温吸附模型;298K下对Fe3+、In3+的饱和吸附容量分别为43.42mg/g、14.53mg/g。动力学研究表明,298K下浸渍树脂吸附Fe3+、In3+的平衡时间分别为6h、10h。准二级动力学方程可较好地描述浸渍树脂对In3+、Fe3+的吸附行为。混合体系中,浸渍树脂对Fe3+表现出较好的吸附性能,而对In3+基本上不吸附,从而达到了初步分离In3+、Fe3+的目的。     

沸石咪唑酯骨架结构材料ZIF-71用于低浓度生物基2，3-丁二醇/1，3-丙二醇的吸附分离性能

1,3-丙二醇是一种重要的化工原料,生物发酵法生产1,3-丙二醇往往会产生副产物2,3-丁二醇,限制了生物基1,3-丙二醇的进一步工业化应用。1,3-丙二醇与2,3-丁二醇亲水性强,导致其在低浓度发酵液中分离困难。基于2,3-丁二醇比1,3-丙二醇具有长的碳链和大的极化率,本文采用含有―Cl基团（憎水且具有大的极化率）的ZIF-71吸附分离水中低浓度的2,3-丁二醇/1,3-丙二醇。结果表明,ZIF-71对双组分2,3-丁二醇/1,3-丙二醇（50 g/L,50 g/L）中2,3-丁二醇的静态竞争吸附容量为123.6 mg/g,对2,3-丁二醇/1,3-丙二醇分离选择性高达7.6,分离效果优于沸石材料Beta。在3次循环吸附-解吸实验中ZIF-71依旧保持着稳定的结构和对2,3-丁二醇的选择性吸附能力。通过分子模拟,揭示了ZIF-71对1,3-丙二醇和2,3-丁二醇的吸附分离机制。ZIF-71与1,3-丙二醇之间主要通过弱的范德华力作用;而ZIF-71与2,3-丁二醇之间则是通过强的范德华力与弱的氢键协同作用,从而对2,3-丁二醇产生选择性吸附。可以看出, ZIFs材料有望成为选择性吸附分离低浓度副产物2,3-丁二醇的吸附剂,推动生物法制1,3-丙二醇的工业化发展。     

ZIF-67衍生的Ag/Co@NC材料及其氧还原性能的研究

氮掺杂的多孔碳材料可作为氧还原反应的催化剂,本文借助ZIF-67富氮多孔的特殊结构,采用湿式逐步还原法将Ag嵌入ZIF-67孔腔内,然后在Ar中碳化成功地制备了Ag/Co双金属嵌入的氮掺杂的多孔碳复合材料（Ag/Co@NC）作为氧还原反应的催化剂. 为了证明Ag的突出作用,同时在Ar中碳化了ZIF-67制备了Co嵌入的氮掺杂的多孔碳材料（Co@NC）. 利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射、X射线光电子能谱以及比表面积分析对材料的显微形貌、物相组成、结构进行分析,采用循环伏安和线性扫描极化曲线对材料的氧还原催化活性和催化稳定性进行研究. 结果表明,Ag的嵌入未改变ZIF-67的晶体结构,但是大大提高了材料的氧还原催化活性. Ag/Co@NC材料的半波电位和起始电位均高于Co@NC材料,且其在1000次循环伏安测试前后的半波电位变化仅为30 mV,显示出很好的催化稳定性和甲醇耐受性,可作为燃料电池和金属-空气电池的阴极催化剂.