MIL-88A@MIP催化活化过硫酸盐靶向降解邻苯二甲酸二丁酯

本实验首次合成了以金属有机骨架MIL-88A作为前驱体,采用分子印迹法改性后的催化剂MIL-88A@MIP,并通过X射线衍射仪(XRD),扫描电镜(SEM)以及EDS能谱和氮气吸附对催化剂进行表征分析.以造纸废水中邻苯二甲酸二丁酯(DBP)作为目标污染物,探究该催化剂活化过硫酸盐(PS)产生SO_4~-·的能力.对比前驱体MIL-88A,靶向改性有效地提高了MIL-88A@MIP的催化活性,在反应480 min后,DBP的去除率高达80.4%.影响因素实验表明该催化剂的最佳活化条件为:PS∶DBP=600∶1、MIL-88A@MIP投加量0.5 g·L~(-1)、体系中pH为3.26.此外,探究了MIL-88A@MIP对于催化PS降解不同污染物的能力,其结果表明该催化剂对于邻苯二甲酸酯类(PAEs)物质均有降解效果,体现了其靶向选择性.     

铁铜双金属有机骨架MIL-101(Fe,Cu)活化双氧水降解染料性能

针对非均相芬顿传质效率低和Fe（Ⅲ）Fe（Ⅱ）转化慢导致活性低等问题,采用溶剂热法制备铁铜双金属有机骨架材料[MIL-101（Fe,Cu）],并研究了材料界面性质、催化降解染料（亚甲基蓝）性能以及活化催化机制.结果表明,MIL-101（Fe,Cu）晶体结构完整且呈三维八面体形状;比表面积和平均孔径分别为667.2 m² ·g^-1和1.9 nm,可充分暴露反应活性位点.MIL-101（Fe,Cu）在广谱pH范围可活化H₂ O₂高效降解亚甲基蓝.当pH=5、反应20 min,MIL-101（Fe,Cu）/H₂ O₂对20 mg ·L^-1亚甲基蓝的去除率为100%,较MIL-101（Fe）/H₂O₂和单独H₂ O₂分别提高43.1%和88.9%.自由基猝灭实验与反应前后铁和铜价态变化结果表明,羟基自由基（·OH）是MIL-101（Fe,Cu）/H₂ O₂催化降解亚甲基蓝的主要活性物种;Cu（Ⅱ）掺杂引入新的活性位点,且Cu（Ⅱ）/Cu（Ⅰ）循环和Fe（Ⅲ）/Fe（Ⅱ）循环可协同产生·OH,进而提高催化效率.MIL-101（Fe,Cu）作为新型非均相类芬顿催化剂,无需复杂pH调节即可获得良好催化效果,在工业废水处理上具有较好地应用前景.     

Bi_2MoO_6/MIL-100(Fe)复合光催化剂的可见光催化性能研究

采用"水热法"制备了Bi_2MoO_6/MIL-100(Fe)复合光催化剂,并对其结晶结构、形貌特征、比表面积、光学特性等进行了分析。研究结果表明,以MIL-100(Fe)为支撑体,Bi_2MoO_6纳米粒子为表面生长的复合光催化剂能够被成功制备,其可见光利用率和光催化性能显著提高。以罗丹明B(Rh B)为目标污染物的降解研究结果表明,当MIL-100(Fe)的质量分数为9%时,复合光催化剂的活性最强,Rh B的降解率能够达到88.46%,光降解速率是纯Bi_2MoO_6的2.46倍。     

类Fenton催化剂处理苯酚废水的研究

以MIL-101为载体,采用浸渍法制备Fe-Cu/MIL-101类Fenton催化剂,并采用X射线衍射和电子扫描电镜对催化剂进行表征。考察了进水p H、Fe/Cu摩尔比、H_2O_2浓度及催化剂投加量对催化剂性能的影响。结果表明,制备的Fe-Cu/MIL-101保持了MIL-101的骨架结构,且具有较大的比表面积,催化剂在参与反应的同时发挥了MIL-101材料的吸附作用;H_2O_2+Cu/MIL-101体系中的Cu2+不能有效分解H_2O_2生成·OH自由基,但Cu~(2+)能大大提高H_2O_2+Fe-Cu/MIL-101体系降解苯酚的速率;非均相Fe-Cu/MIL-101催化剂拓宽了Fenton反应的p H范围,在室温的条件下,p H为2～5、苯酚初始浓度100 mg/L、催化剂加入量0.5 g/L、H_2O_2浓度4.38 mmol/L,苯酚的去除率接近100%;分析降解后废水表明,Fe-Cu/MIL-101类Fenton催化剂可能将苯酚降解为烯烃、羧酸等有机物中间体。     

Fe2O3/MIL-53(Al)催化类芬顿氧化性能及其作用机制研究

以MIL-53(Al)和铁盐为原料,采用浸渍-焙烧的方法,制备了Fe_2O_3/MIL-53(Al)类芬顿催化剂.通过扫描电子显微镜(SEM)、射透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)及X射线光电子能谱仪(XPS),对Fe_2O_3/MIL-53(Al)、MIL-53(Al)及Fe_2O_3 3种材料的理化性质进行了表征.以亚甲基蓝为相关材料催化类芬顿反应氧化性能的指示剂,考察了Fe_2O_3/MIL-53(Al)、MIL-53(Al)及Fe_2O_3 3种材料催化类芬顿反应的活性.探讨了Fe_2O_3/MIL-53(Al)催化活性强化的相关作用机制.研究结果表明,Fe_2O_3/MIL-53(Al)的物化结构特征是以赤铁矿为主的纳米Fe_2O_3颗粒均匀、离散地分布在MIL-53(Al)之上,纳米Fe_2O_3颗粒尺寸大多集中在1～5 nm.与未负载纳米Fe_2O_3相比,其分散性和颗粒尺寸都展现出潜在优越性.Fe_2O_3/MIL-53(Al)材料催化类芬顿反应降解水溶液中亚甲基蓝的效果是未负载纳米Fe_2O_3的4.8倍(以反应速率常数计),且TOC去除率亦有明显优势.自由基猝灭实验结果表明Fe_2O_3/MIL-53(Al)催化类芬顿降解污染物的主要活性氧类物质为羟基自由基.MIL-53(Al)孔结构发达、孔分布均匀及孔尺寸较小且均一等结构特征,导致负载其中的Fe_2O_3具有孔道负载量大、颗粒分布离散且均匀、颗粒粒径小且均一等特点,从而强化了纳米Fe_2O_3催化类芬顿反应氧化降解水中污染物的性能.     

金属-有机骨架MIL-88A(Fe)及其复合物的合成与高级氧化降解水体有机污染物的研究进展

本文综述了MIL-88A(Fe)及其复合物的合成方法、形貌调控及其作为异相催化剂实现光芬顿、活化PS(persulfate, 过硫酸盐)和催化臭氧氧化等高级氧化过程去除水体有机污染物的研究进展. 系统介绍了利用水/溶剂热法、超声法、微波法、室温搅拌法、机械化学法、重结晶法和光化学还原法制备MIL-88A(Fe)及其复合物的反应条件和产物形貌特征. MIL-88A(Fe)具有环境友好、能被可见光激发及稳定性好等特点,其表面Fe(Ⅲ)不饱和位点丰富且均匀,利于作为催化剂用于高级氧化. MIL-88A(Fe)受光激发产生的光生电子-空穴容易复合,导致其光催化性能较差. 但在类芬顿、激发PS和催化臭氧氧化等体系中,添加的氧化剂作为电子受体快速消耗电子,有效克服了光生电子-空穴复合问题. 此外,将MIL-88A(Fe)与其他功能材料复合可进一步改善其光生电子-空穴分离效率、提高光吸收能力及水稳定性. 总之,MIL-88A(Fe)及其复合物在光芬顿、活化PS和催化臭氧氧化降解有机污染物方面具有较大的实际应用潜力.      

纳米Fe掺杂MIL-101(Cr)及其吸附放射性碘研究

目的改进并提高MIL-101(Cr)吸附气态碘单质的性能,以期用于核事故放射性碘富集吸收。方法通过水热法制备MIL-101(Cr)材料,并利用纳米Fe掺杂改性,运用SEM、XRD等对掺杂前后的材料进行表征。将材料在75℃条件下对气态碘单质进行吸附,并比较不同Fe掺杂量下材料对气态碘吸附性能的差异。结果纳米Fe成功掺杂于基体材料MIL-101中,并对基体材料晶体结构无破坏作用。吸附性能研究表明,掺杂纳米Fe质量分数为1%的Fe@MIL-101吸附性能最优,对气态碘的饱和吸附量可达3.42 g(I2)/g(MIL-101)。结论纳米Fe掺杂改性的MIL-101材料在高温条件下对气态碘单质具有良好的吸附效果,有望应用于核反应堆事故中对放射性碘的富集或捕集。     

MIL-101(Fe)的优化制备及其对硝酸盐的吸附机制研究

采用溶剂热法,制备金属有机骨架(MOFs)材料MIL-101(Fe)吸附去除水中的NO₃^-,利用Box-Behnken响应面法对MIL-101(Fe)的合成条件进行了优化,设定FeCl₃投加量、TPA投加量及合成时间3个影响因素,建立了NO₃^-吸附量与各因素之间的二次多项式模型,确定了MIL-101(Fe)的最优合成条件,并利用SEM-EDS、FTIR和BET等方法对吸附材料进行了表征.同时,通过静态吸附实验,探究了MIL-101(Fe)投加量、吸附时间、溶液pH值对材料吸附性能的影响.结果表明,MIL-101(Fe)吸附NO₃^-的最优条件为：MIL-101(Fe)投加量0.2 g,pH=8.0,温度15℃,NO₃^-初始浓度30 mg·L^-1,吸附时间120 min,在此条件下NO₃^-的吸附量为12.12 mg·g^-...     

Cu-Al2O3中骨架铜类芬顿催化去除水中有机污染物

为解决传统铁基芬顿催化剂在水体通常酸碱(pH6)条件下活性低的问题,采用简单共沉淀法制备了Cu掺杂的Al_2O_3类芬顿催化剂.通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外可见(UV-vis)吸收光谱分析表明,Cu-Al_2O_3中铜掺杂的质量分数低于4.77%时,催化剂中铜主要以Cu~(2+)和Cu~+的形式共存于Al_2O_3的骨架结构中,形成Al—O—Cu键;过量的铜掺杂会导致外骨架铜物种如铜氧化物团簇的存在.以难降解有机污染物2-氯苯酚(2-chlorophenol,2-CP)和染料罗丹明B(Rhodamine B,Rh B)为目标污染物,对Cu-Al_2O_3的类芬顿催化性能进行了详细地研究.结果表明,骨架铜物种在中性温和条件下对2-CP和Rh B显示出很高的催化去除效率和稳定性,反应2 h,Cu-Al_2O_3(Cu质量分数4.77%)对2-CP的去除率达到54%,相应的TOC去除率达到49%,而铜离子溶出浓度仅为0.025 5 mg·L-1,而Cu-Al_2O_3(Cu质量分数7.58%)由于外骨架铜的存在导致催化活性增加缓慢和稳定性下降.ESR测试结果表明,·OH和HO_2~-/O_2~-·是反应中主要的活性物种.     

金属有机骨架材料MIL-101用于气态碘单质的吸附与释放

目的研究金属有机骨架材料MIL-101对气态碘单质的吸附与释放。方法采用水热合成法合成金属有机骨架材料MIL-101,并利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、N2吸附脱附等温线等表征方法对合成的MIL-101样品进行表征。将制备的金属有机骨架材料MIL-101在75℃环境下对气态碘单质进行吸附,将吸附后的材料于无水乙醇溶液中进行碘单质的释放。结果随着吸附时间的推移,金属有机骨架材料MIL-101对气态碘单质的吸附量逐渐升高,并于8 h逐渐达到饱和吸附量2.61 g(I2)/g(MIL-101)。MIL-101在无水乙醇溶液中随着时间的延长,材料吸附的碘单质渐渐释放出来。结论 MIL-101对气态碘单质在较高温度下有着优异的吸附效果,并表现出良好的循环使用性能,适合用于核电站蒸汽中放射性气态碘的吸附。     

双Z型MIL-88A(Fe)/Ag3PO4/AgI光芬顿催化剂对染料的去除

以MIL-88A (Fe)为载体,通过原位沉淀法和离子交换法成功合成双Z型三元复合材料MIL-88A (Fe)/Ag₃PO₄/AgI (MAI),并将其应用于光芬顿体系中,高效去除染料废水中的罗丹明B (RhB).棒状的MIL-88A (Fe)作为载体,减少了Ag₃PO₄和AgI颗粒的团聚现象,形成的双Z型异质结减少了电子-空穴对的复合,提高了光催化活性.在催化剂为0.5g/L,初始pH值为3.0,H₂O₂浓度0.4mmol/L的条件下,20min内100mL的20mg/L的RhB可被完全降解,并且在循环5次使用后仍保持较高的催化性能.此外,自由基捕获实验和电子自旋共振实验表明h⁺,O₂^·﹣和HO^·是MAI/Vis/H₂O₂催化体系中的主要活性物质.最后,提出了MAI降解的可能机理.     

新型MIL-100(Fe)基MOFs材料的制备及其对Sr2+的吸附

采用水热法和溶剂热法制备了金属有机骨架材料——MIL-100(Fe)和MIL-100(Fe)-DMA.利用FTIR、XRD、SEM、XPS和N₂吸附/脱附对材料结构进行了表征.通过静态吸附实验,探究了初始Sr²⁺浓度、吸附时间、溶液pH值和不同共存阳离子对材料吸附性能的影响,研究了两种材料对Sr²⁺吸附过程的吸附动力学和吸附等温线模型.表征结果表明:两种材料基本骨架一致,吸附Sr²⁺对材料骨架影响均可忽略;虽然MIL-100(Fe)-DMA比表面积小于MIL-100(Fe),但由于晶粒尺寸小,堆积形成的介孔结构更有利于Sr²⁺的扩散.吸附实验结果表明:随着反应时间和初始Sr²⁺浓度的增加,两种材料对Sr²⁺的吸附量先迅速增大再逐渐达到平衡;随着pH值的增大,两种材料对Sr²⁺的吸附量增大,且碱性条件下吸附效果好;两种材料吸附过程均符合准二级动力学模型、颗粒内扩散模型和Langmuir吸附等温模型;采用三价铁盐作为铁源以及DMA作为有机溶剂可提高MIL-100(Fe)材料对Sr²⁺的吸附效果.     

铜改性MIL-101吸附溶液中碘离子研究

目的提升MIL-101对溶液中放射性碘离子的吸附性能。方法开展铜掺杂改性MIL-101研究。利用SEM,XRD和比表面与孔径分析仪等表征方法对改性前后的材料进行物理性能分析,并考察不同Cu掺杂量、吸附时间和初始碘离子浓度对吸附效果的影响。结果铜改性后吸附率明显增加,掺杂20%的铜时,材料的比表面积最大,吸附效果最佳;吸附速率随时间增大而降低,而吸附率随初始浓度减小而增大。结论铜改性后的MIL-101对溶液中碘离子有更好的吸附效果,其吸附速率和吸附量都有明显的优势。     

金属有机骨架MIL-68(Al)对水中典型荧光增白剂VBL的吸附去除

以金属有机骨架材料MIL-68(Al)为吸附剂,探究其对水中典型荧光增白剂VBL分子的吸附行为.采用粉末X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、场发射扫描电镜(SEM)及N_2吸附脱附对MIL-68(Al)的结构性质进行表征.探讨了p H值、离子强度、污染物初始浓度、反应温度及吸附时间对MIL-68(Al)吸附去除水中VBL的影响,并对吸附等温线、动力学、热力学及吸附机制进行了分析.实验结果表明,MIL-68(Al)对VBL的吸附能适应较宽的p H范围,吸附等温线符合Langmuir模型,最大吸附容量达到400.02 mg·g~(-1);吸附速率在前20 min很快,并且能在180 min达到吸附平衡,吸附动力学符合准二级动力学模型;吸附过程是吸热反应,吸附自发进行并且主要由熵驱动;静电作用和氢键作用对吸附均有贡献,静电作用是吸附发生的主要机制.由以上结果可知,MIL-68(Al)是一种潜在的高效吸附剂,在去除水中的VBL分子方面极具潜力.     

光助MIL-101(Fe)活化过氧化氢氧化洛克沙胂及同步吸附生成的砷酸根

采用铁基金属有机框架(MIL-101(Fe))在模拟太阳光下活化过氧化氢氧化降解ROX—吸附去除生成的砷酸根.结果表明,光助MIL-101(Fe)(250mg/L)活化氧化剂H2O2(1.0mmol/L)体系可在120min内实现95.27％的ROX去除率,反应过程中形成的无机砷酸盐(As(Ⅴ))会吸附在MIL-101...     

Simplified creation of polyester fabric supported Fe-based MOFs by an industrialized dyeing process: Conditions optimization, photocatalytics activity and polyvinyl alcohol removal

MIL-53(Fe) was successfully prepared and deposited on the surface carboxylated polyester (PET) fiber by an optimized conventional solvothermal or industrialized high temperature pressure exhaustion (HTPE) process to develop a PET fiber supported MIL-53(Fe) photocatalyst ([email protected]) for the degradation of polyvinyl alcohol (PVA) in water under light emitting diode (LED) visible irradiation. On the basis of several characterizations, [email protected] was tested for the photocalytic ability and degradation mechanism. It was found that temperature elevation significantly enhanced the formation and deposition of MIL-53(Fe) with better photocatalytic activity. However, higher temperature than 130°C was not in favor of its photocatalytic activity. Increasing the number of surface carboxyl groups of the modified PET fiber could cause a liner improvement in MIL-53(Fe) loading content and photocatalytic ability. High visible irradiation intensity also dramatically increased photocatalytic ability and PVA degradation efficiency of [email protected] Na₂S₂O₈ was used to replace H₂O₂ as electron acceptor for further promoting PVA degradation in this system. [email protected] prepared by HTPE process showed higher MIL-53(Fe) loading content and slightly lower PVA degradation efficiency than that prepared by solvothermal process at the same conditions. These findings provided a practical strategy for the large-scale production of the supported MIL-53(Fe) as a photocatalyst in the future.     

纳米Fe/Co催化降解土霉素效果及影响因素研究

为探究液相还原法制备的纳米Fe/Co催化剂的类芬顿催化效果,以单因素分析法研究了pH、OTC（土霉素）初始质量浓度、H₂O₂摩尔浓度和催化剂用量对纳米Fe/Co催化剂催化性能的影响,并通过SEM（扫描电子显微镜）和BET（比表面积测试仪）对纳米Fe/Co催化剂进行表征,进一步研究了纳米Fe/Co催化剂对OTC模拟废水的催化降解效果.结果表明:①纳米Fe/Co催化剂可以有效地改善催化体系的pH使用范围,在pH为3.0~11.0范围内,纳米Fe/Co催化剂对浓度为100 mg/L OTC的去除率（94.0%）高于纳米Fe催化剂（85.0%）;低浓度OTC有利于提高污染物的去除率,而高浓度的OTC有利于提高反应速率;H₂O₂摩尔浓度为200 mmol/L时,纳米Fe/Co催化剂对OTC的去除率最高（93.8%）;纳米Fe/Co催化剂用量为6 g/L时,其对OTC的去除率最高（92.8%）.②纳米Fe/Co催化剂粒径为20~30 nm,比表面积较高,为121.3 m2/g.③纳米Fe/Co催化剂在重复利用13次后OTC去除率仍在50.0%以上,其重复利用性能良好.研究显示,纳米Fe/Co催化剂对OTC废水具有较好的催化性能、重复利用性能以及较宽的pH使用范围,可为含抗生素废水处理提供理论支撑.      

红土镍矿基材料吸附及有氧降解水体污染物

以红土镍矿为研究对象,考察了原矿（HT）及改性矿（HT-FeNi）去除水体中罗丹明B （RhB）的效果.借助XRD、BET、IR等表征手段,结合吸附动力学和等温吸附模拟研究了HT吸附RhB的过程及机制.结果表明：HT的孔隙结构较为丰富,有良好的RhB吸附性能.当HT添加量为0.2g/L时,RhB去除率为39.03%,吸附量达到93.80mg/g.HT添加量增加,RhB去除效果增强,平衡吸附量减小.HT吸附RhB的过程更符合准二级动力学,包含表面扩散及颗粒内扩散两个步骤.等温吸附模型拟合发现Freundlich能够准确描述HT吸附RhB的过程.1/n<0.5,表明吸附过程较易进行.HT经5次循环实验后,吸附量仍能达到39.67mg/g,表明HT有较好的循环使用性能.HT吸附RhB主要归因于Si-O吸附位点.通过气基还原制备得到改性矿（HT-FeNi）.采用SEM、XRD、BET、XPS等手段对HT-FeNi进行表征分析,并考察了HT-FeNi降解RhB的效果.结果表明：HT-FeNi比表面积小（14.374m²/g）,主要成分为铁镍双金属.HT-FeNi不能通过吸附作用去除RhB,而HT-FeNi/Air/pH=3体系在40min内RhB降解效率为94%.捕获活性氧物种的实验证明,HT-FeNi/Air/pH=3体系去除RhB过程中起主要作用的活性氧物种是羟基自由基（·OH）.在酸性条件下,HT-FeNi通过活化O₂生成·OH,Ni⁰诱导的Fe²⁺/Fe³⁺循环促使HT-FeNi/Air/pH=3体系生成更多的·OH.将HT-FeNi/Air/pH=3体系应用于去除水体中甲基橙（MO）和二硝基氯苯（DNCB）,去除效率分别为47%、78%.