金属有机框架吸附材料的制备及表征

采用溶剂热合成方法,分别制备出Cu的对苯二甲酸骨架材料Cu(BDC)和Zn的沸石咪唑酯骨架材料（ZIF-8）,对产物进行了高温煅烧处理,采用SEM和XRD对煅烧前后所得样品进行表征。结果表明Cu(BDC)和ZIF-8样品在煅烧后,样品均由不规则多边形块状颗粒转变为表面粗糙的类球形颗粒。可见煅烧可以使产物表面变粗糙,增大比表面积,有望在高效吸附剂领域得到广泛应用。     

基于机器学习高通量筛选吸附甲烷的金属有机框架材料

采用决策树（DT）模型及其衍生的随机森林（RF）模型、极端随机树（ET）模型和梯度提升树（GBDT）模型,对用于甲烷吸附的金属有机框架材料（MOFs）进行了高通量的计算筛选。利用1 800种材料的特征向量数据,计算了特征向量之间的相关性并进行重要度分析,发现材料的结构特征与化学信息特征的相关性不大,但是结构特征的重要度较高。将数据库中的1 260种材料作为训练集并使用上述4种机器学习模型进行训练,再将剩余的540种材料作为测试集对模型的筛选结果进行比较和评估。接收者操作特征（ROC）曲线和查准率-查全率（PR）曲线结果表明,GBDT模型自身稳定性强且预测结果精度高,因而成为筛选吸附甲烷的高性能金属有机框架材料的最佳模型。针对RF模型和GBDT模型进行参数优化,发现协调单个决策树的个数和决策树节点的分裂特征数量能够有效改善RF模型的性能,而调节回归树的学习速率和迭代次数可有效改善GBDT模型性能。最后基于540种材料的测试集,利用GBDT模型筛选出前20种高性能吸附材料,分析了它们的主要特征向量与甲烷吸附量之间的关系。     

基于金属有机框架材料的C2烃类吸附分离研究进展

乙烷、乙烯、乙炔这3种C2烃类在石油化工领域应用广泛,其分离纯化过程是进行化工生产的一个重要步骤．因C2烃类物理性质与分子尺寸都比较接近,对其进行分离提纯是分离领域的难题,目前工业上采用的主要是低温蒸馏法,但其能耗大,对设备要求高;吸附分离法被认为是一种能够降低能耗的有效手段,作为吸附剂的金属有机框架（MOFs）材料因其结构多样,比表面积高,孔道易于设计和功能化而备受关注,同时被认为在C2烃类节能分离领域具有很好的应用前景．本文对近年来基于MOFs材料的C2烃类吸附分离的研究作了归纳总结,主要从MOFs材料结构与分离性能间的关系出发,以不同的分离机制对C2烃类的分离作了介绍说明,探讨了其所存在的问题,并进行了展望．      

挥发性有机废气吸附脱附实验装置的研制

近年来,由于工业快速的发展,挥发性有机废气(VOCs)的排放量与日俱增,但目前针对VOCs吸附的仪器设备还比较单一,应用范围受到一定的限制,尤其是动态吸附处理VOCs的仪器设备还比较匮乏。提供了一种VOCs吸附和脱附测试装置及VOCs吸附剂评价系统,涉及吸附材料评价的技术领域,缓解了现有技术中没有简易的VOCs吸附和脱附评价测量装置的技术问题,并通过吸附实验和模型拟合说明装置的准确性和实用性。     

金属氢化物吸附和脱附过程的数值分析

结合化学吸附的机理，提出圆柱筒型金属氢化物吸氢、放氢的物理和数学模型。以金属氢化物ＬａＮｉ４．７Ａｌ０．３为例进行数值模拟，计算了不同时间的金属氢化物的反应锋面位置、热流量和吸氢量等参数。还研究了不同边界条件下，金属氢化物吸氢、放氢的传质情况及金属氢化物导热系数对金属氢化物的吸附、脱附的影响，并对不同类型金属氢化物在相同条件下的吸附性质进行了对比。研究证明：利用金属氢化物贮氢，应尽量减薄反应层的厚     

改性金属有机框架光催化剂制备及水处理效能

采用简单的多级搅拌方法,利用AgCl对金属有机框架（MOF）光催化剂（MIL-100（Fe））进行改性。利用X射线衍射仪（XRD）和傅里叶红外光谱仪（FT-IR）等表征手段,证明了新型异质结材料（AgCl/MIL-100（Fe））的成功制备。以磺胺假二嘧啶（SMZ）作为目标污染物,考察了催化剂投量、污染物浓度和pH等因素对光催化去除效果的影响,并初步探讨了SMZ的降解机理和路径。结果表明,异质结的成功构建更合理的利用了光生电子（e^-）和空穴（h⁺）,加速了界面处载流子的传递,提高了材料的光催化性能。当pH = 7,催化剂投加量为0.5 g·L^-1,反应时间为1.5 h,1.0 mg·L^-1的SMZ去除率达到99.9%。在SMZ的光催化降解过程中,超氧自由基（?O₂^-）、羟基自由基（?OH）和h⁺起主要作用,主要有氧化、羟基化和脱硝3种方式。     

金属有机框架制备染料敏化太阳能电池对电极

为了降低染料敏化太阳能电池对电极的成本,通过碳化旋涂在导电玻璃基底上的金属有机框架薄膜制备纳米多孔碳对电极,采用SEM和EIS分别对多孔碳电极的形貌、结构和电极性能进行表征,并将金属有机框架配合物在不同碳化条件下所得多孔碳电极作为对电极,以方酸敏化Ti O2纳晶薄膜作为工作电极,组装成染料敏化太阳能电池,通过测定电池的J-U数据分析不同多孔碳材料的催化性能.结果表明:控制碳化金属有机框架薄膜条件可以制备结构和形貌可调的多孔碳电极,碳化温度和时间是影响多孔碳电极微结构和光电性能的主要因素,400℃下碳化4 h所得多孔碳对电极组装的方酸敏化太阳能电池的光电转换效率最高,达到1.01%,高于常用的铂电极.     

二氧化钛/金属有机骨架复合材料的制备及其应用

金属有机骨架(Metal-organic frameworks,MOFs)由于具有可调控的孔道、高比表面积和孔隙率等特点,在药物运载、气体吸附和分离、传感、发光、催化以及质子传导等领域备受青睐,但MOFs普遍具有较大的带隙以及相对较低的电荷分离效率.二氧化钛(Titanium dioxide,TiO_2)作为半导体材料之一,有高耐用性、低成本、低毒、超亲水性和化学稳定性等特点,在光催化领域具有十分广泛的应用,但本身也存在着一些问题,如粒径小、带隙宽、电子-空穴对复合率高.两种材料的缺点限制了它们在光催化以及其他领域的应用.二氧化钛/金属有机骨架复合材料(TiO_2/MOFs composites)作为新型复合材料,兼具二者优点,可以有效弥补二者缺点,在解决环境、能源问题等方面具有十分广阔的应用.本文基于四种典型结构的二氧化钛/金属有机骨架复合材料,即TiO_2生长于MOFs表面、MOFs包裹在TiO_2表面、MOFs与TiO_2夹心型结构以及TiO_2生长在MOFs孔道内,介绍了二氧化钛/金属有机骨架复合材料的合成方法以及该类复合材料在光催化等领域的应用,总结了不同合成方法对于性能的影响,提出了复合材料在应用上存在的不足,并对复合材料的未来发展进行了展望.     

生物金属有机框架的研究进展

由生物分子构筑的生物金属有机框架(Biological Metal-Organic Framework,Bio MOF)是近十几年发展起来的一类新型多孔材料,属于金属有机框架材料(MOF)的一个分支.自然界中有无数多种生物分子可以作为桥连配体与金属离子配位,这些分子成为设计优良生物相容性的Bio MOF的主要来源.本文介绍了核碱基、氨基酸、肽和蛋白质作为有机配体与金属离子形成Bio MOF的研究进展,并展望其在生物领域的应用前景.     

有机改性蒙脱土的制备及其吸附性能的研究

以十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）和十二烷基苯磺酸钠（SDBS）为改性剂,利用恒温水浴法对蒙脱土（MMT）进行有机改性,以调节其比表面积和层间距;采用x-射线粉末衍射（XRD）对改性前后蒙脱土的物相组成和层间距进行了表征,并探讨了有机改性对蒙脱土吸附性能的影响。结果表明,SDBS—MMT改性效果不明显,而CTAB—MMT的吸附能力较MMT增强很多,甚至可以完全吸附10mg／L的染料,直至浓度达到30mg／L,都可以全部吸附,而MMT和SDBS—MMT吸附效果一般。实验过程中发现搅拌对染料的吸附有利,搅拌10min后静置4h的SDBS—MMT、CTAB—MMT、MMT的吸附量比直接静置6h的吸附量大。吸附时间的增加对染料的吸附效果有影响,搅拌时间达到20min时,CTAB—MMT可以将染料全部吸附,而SDBS—MMT和MMT就不能全部吸附。     

金属复合材料制备新技术

现有金属材料的复合技术分为液态复合与固态复合。液态复合技术又分直接浇入技术和热喷涂法。直接浇入技术是将熔融态的金属直接浇入预先加工好的另一材料的内壁或外壁,实现异类金属的复合。该技术仅适用于机械零件单     

金属复合材料制备新技术

现有金属材料的复合技术分为液态复合与固态复合,两种复合方法各自存在效率低、成本高、质量不稳和污染等问题。本发明是针对现有技术的不足而提出的。     

基于镍-对苯二甲酸的金属有机框架化合物制备及电容性能研究

以六水合硝酸镍和对苯二甲酸为原材料,以水热反应法制备了一种镍基金属有机框架化合物(MOFs)。用X射线衍射技术、循环伏安法和恒流充放电法对合成产物的结构和性能进行了表征,考察了水热反应温度和反应物的摩尔比对合成产物的结构和电容性能的影响。测试结果表明,在反应温度为180℃,硝酸镍与对苯二甲酸的摩尔比为1∶1时,合成得到的MOFs材料具有高比电容。在1 A/g的电流密度下,放电时间长达477 s,比电容高达1 403 F/g。在10 A/g的电流密度下恒流充放电1 000次后,保持了初始电容值的45%。     

有机蒙脱土的制备及对苯胺废液的吸附性能

以信阳上天梯矿膨润土为原料,经过钠化改型处理后,用十六烷基三甲基溴化铵进行有机改性,制得有机蒙脱土,利用正交试验研究有机蒙脱土对苯胺的吸附性能.结果表明,对于质量浓度为20 mg/L的苯胺溶液,在温度40 ℃、吸附时间50 min、有机蒙脱土投加量80 g/L、溶液pH值7的条件下,对苯胺的脱除率可达84.2%.吸附等温曲线符合Freundlich方程.     

金属有机框架材料的特性、制备方法及应用研究进展

本文概述金属有机框架材料的研究背景,综述金属有机框架材料的特性、制备方法、以及其在气体存储与分离、生物医药、多相催化等领域的应用研究进展,重点介绍其在生物质转化方面的应用。最后展望该材料的发展前景。     

有机蒙脱土的制备研究

为了增加蒙脱土与有机物的相容性,研究了以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为改性剂,物料配比、反应温度与反应时间等对离子交换反应的影响,确定了制备有机蒙脱土的最佳工艺条件。对有机蒙脱土的结构进行了表征：IR证明CTAB已进入到蒙脱土的层间,XRD结果表明有机蒙脱土的层间距由1．45nm增加到1．96nm。研究结果表明：在最佳工艺条件下制备的有机蒙脱土具有较高的离子交换率,层间距增加。     

聚丙烯/有机改性蒙脱土纳米复合材料的制备及力学性能研究

针对两种有机蒙脱土(TJ-2型和KH-V6型),采用熔体插层法在双螺杆挤出机中制备出PP/OMMT纳米复合材料,并运用XRD和FTIR对所制得的复合材料进行表征.研究结果表明,两种OMMT片层都在PP基体中达到纳米级的分散.力学性能研究表明,相对PP而言,两种PP/OMMT纳米复合材料的硬度分别提高了11%和19%,抗冲击性能分别提高了18%和20%,且随着蒙脱土添加量的增加,冲击性能的变化符合逾渗脆韧转变机制.     

异喹啉修饰金属有机骨架配合物的合成及其二氧化碳和碘的吸附性能

合成一种异喹啉修饰的金属有机骨架配合物[Cu₃(L)₃·2DMF]·2DMF,并通过元素分析、热重分析、红外光谱、 X单晶射线和衍射粉末X射线衍射对该配合物的结构进行表征.结果表明,该配合物具有{3,4,6}-连接的新型拓扑网络结构,可选择性分离甲烷中的CO₂,并对溶液中的碘有良好的吸附性能,最大吸附量达661.84 mg/g.     

不同微环境有机蒙脱土的制备及吸附亚甲基蓝的研究

合成了一系列带不同官能团的表面活性剂并用其修饰蒙脱土(MMT).通过X射线衍射(XRD)和热重分析(TG)对所修饰的蒙脱土进行了表征,结果表明:成功地制备出了3种不同微环境的有机蒙脱土:胺基有机蒙脱土(MMT-12-N(CH3)2)、羟基有机蒙脱土(MMT-12-OH)和甲基有机蒙脱土(MMT-12-CH3).研究比较了溶液pH、接触时间和染料浓度对3种不同微环境的有机蒙脱土吸附亚甲基蓝(MB)的影响.结果表明:MMT-12-CH3的吸附量大且受pH影响最小,MMT-12-N(CH3)2和MMT-12-OH分别在5-9和5-8的pH范围也都有较好的吸附效果,吸附MB的动力学曲线都遵从假二级动力学模型,吸附等温线符合Langmuir模型,相同条件下,其吸附量大小依次为MMT-12-CH3MMT-12-OHMMT-12-N(CH3)2.     

TiN-TiC复合材料的制备及其吸附性能

采用溶胶-凝胶法制备了具有优良吸附性能的TiN-TiC复合材料。采用X射线衍射仪,热重分析仪,扫描电子显微镜,N₂吸附-脱附仪和元素分析仪对该复合材料进行表征。结果发现,TiN-TiC复合材料具有介孔结构,比表面积为144.9 m²·g^-1,平均孔径为7.44 nm。基于以上特性,研究了TiN-TiC复合材料对水中Cr（VI）的吸附能力。结果表明,在吸附温度为30℃、吸附时间为240 min、初始Cr（VI）质量浓度为100 mg·L^-1、吸附剂投加量0.34 g·L^-1的条件下,TiN-TiC复合材料对Cr（VI）的吸附量为284.45 mg·g^-1。研究了相应的准一级、准二级动力学方程,结果表明,此复合材料对Cr（VI）的吸附动力学数据与准二级动力学方程有更好的相关性。