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1、金属-有机骨架论文：纳米孔洞金属—有机骨架的选择性吸附与催化性质研究【中文摘要】目前,纳米孔洞金属-有机骨架(MOFs)材料在异相催化,选择性吸附、气体分离与存储、光学、电学、磁学等方面展现了广阔的应用前景。近年来有关纳米孔洞金属-有机骨架材料应用开发的文章大量被报道,但将其应用在工业染料处理方面的研究还比较少。本论文将纳米孔洞金属-有机骨架材料的吸附和催化性质用于有机染料污染物的催化降解,经吸附和催化降解产物无污染。传统的去除工业染料的方法通常治标不治本,它们只能将这些有机物质从污水中转移到另外一种物种中,容易引起二次污染。而使用纳米孔洞金属-有机骨架材料对有机染料的
2、去除具有彻底性。因此,使用纳米孔洞金属-有机骨架处理工业有机染料污染明显的优越性。本论文的主要研究内容如下：1、研究了MIL-53(M)(M=Al,Cr,Fe)在不同溶剂里对甲基橙(MO)的吸附性质。实验过程中考察了不同溶剂对MIL-53(M)对MO吸附量的影响,同时考察了和MIL-53(Fe)结构相似的MIL-53(M)(M=Al,Cr)对MO吸附的影响,对比了不同溶剂对MIL-53(M)(M=Al,Cr)吸附MO吸附量的影响。研究发现,该吸附过程遵循二级动力学模型,基于所建立的二级动力学模型,计算出了吸附动力学反应常数k、相关系数R和平衡吸附量qe。通过对比不同溶剂
3、中MIL-53吸附甲基橙的影响发现：MIL-53不仅在吸附、分离方面有着巨大的应用价值,在选择性催化方面也有着巨大的潜在价值。2、以纳米孔洞金属-有机骨架材料n(M=CuII,CoII,NiII,BTC=均苯三酸)为催化剂,以过氧化氢为氧化剂,在超声条件下,降解工业染料亚甲基蓝(MB),并对其超声降解机理进行研究；以具有介孔尺寸的纳米孔洞金属-有机骨架材料n(M=CuII,CoII,NiII)为催化剂,过氧化氢为氧化剂,研究其超声降解亚甲基蓝的动力学行为,考察了具有不同孔洞尺寸的金属-有机骨架催化剂、氧化剂过氧化氢浓度、超声功率、染料浓度对超声降解亚甲基蓝的影响,研究结
4、果表明,该超声降解反应遵循一级动力学模型,随着氧化剂过氧化氢浓度的增加以及超声功率的提高,该准一级反应速率常数k也会随之增大。根据实验结果,讨论了超声降解MB的反应动力学机理,建立了超声降解的动力学模型。基于所建立的动力学模型和准一级反应速率常数k,计算出了超声降解MB的表观一级速率常数K。3、考察了MIL-53(M)(M=Al,Cr,Fe)光催化降解染料亚甲基蓝(MB)的光催化性质。MOFsMIL-53是坚实的三维多孔结构,这种多孔结构是由无数的无机链组成,孔的节点是以金属M=Al,Cr,Fe,Ga,In,V为中心,对苯二甲酸做配体的八面体结构。就像Ti02半导体,它
5、的导带是由空的3d轨道组成,而MOFs包含的过渡金属作为结构节点形成半导体,因此,空的金属d轨道与有机配体的LUMOs杂化进而形成导带。因此,MOFs是也是一种活泼的光催化剂。目前,MIL-53是在分离气体,如CO2,CH4,H2S和多数有机物质等方面是一个很有价值的材料。然而,目前并没有MIL-53在光催化性能方面的报道。最近,我们发现MIL-53(Fe)在紫外-可见和可见光源下,降解MB染料有着很好的光催化性质。溶液中电子吸收剂的引入对MIL-53(Fe)光催化降解MB有很大的影响。据我们所知,不同电子吸收剂和MIL-53(Fe)的协同大大提高了有机污染物的降解速率
6、,目前还没有这方面的文献报道。同时,对与MIL-53(Fe)结构相似的MIL-53(Al)和MIL-53(Cr)的光催化活性也做了研究,考察了结构相似,中心金属离子不同的MIL-53对光催化性质的影响。【英文摘要】NanoporousMetal-organicframeworks(MOFs)haveshowedtheirpotentialapplicationsinheterogeneouscatalysis,selectivityadsorption,gasseparationandstorage,nolinearopticalmaterial,electricalm
7、aterial,andmagneticmaterial.Althoughmanynanoporousmetal-organicframeworkshavebeenreported,studiesonremovingindustrialpollutionremainlargelyunexplored.Inthisthesis,selectiveadsorptionanddegradingcatalyzedbynanoporousmetal-organicframeworkswasinvestigated,theproductsturnedo
