基于Ce-MOF材料及其复合材料的制备与性能的研究

来源 :湘潭大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:forever_2010
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金属-有机配位聚合物(MOF)是一类新型的、设计灵活的微孔材料,由于其多样的拓扑结构、可控的孔道和高的比表面积,以及独特的光、电、磁等性质而受到了研究者的广泛关注。Ce(1,3,5-BTC)(H2O)6(以下简写Ce-MOF)具有优异的结晶度,可控的孔隙度和灵活的结构,所以能够在润湿性能方面有更好的发展,然而,在润湿性能领域的研究还很少。本文以均苯三甲酸和六水合硝酸铈为主要原料,采用简单的合成方法制备了Ce-MOF材料及其复合材料,对其超声催化降解性能以及润湿性能进行了研究,具体研究内容如下:(1)以均苯三甲酸和六水合硝酸铈为主要原料,采用不同的合成方法制备Ce-MOF材料。通过XRD、SEM等表征技术对产物的形貌和化学组成进行分析,并且对超声催化降解MO性能、疏水性能、油水分离和自清洁性能进行性能研究。结果证明,130℃下水热法合成的Ce-MOF材料具有优异的超声催化降解以及油水分离性能,实现了材料的双重功能应用。并对此产物添加不同的表面活性剂来探究对Ce-MOF材料的影响。结果证明,加入不同表面活性剂后对产物的形貌和晶体结构有一定的影响,并且加入PEG-1000表面活性剂的产物的润湿性能最好,达到了超疏水的状态。(2)探究不同质量比的海泡石和不同摩尔比的SbVO4的加入分别对产物形貌、化学组成和性能上的影响。首先,海泡石成功负载在Ce-MOF上,海泡石的掺入提高了Ce-MOF材料的润湿性能,使材料的薄膜达到了超疏水的状态,并且具有优异的滚动角从而提高了自清洁和机械稳定性。其次,表征测试证明,SbVO4成功负载在Ce-MOF上。在性能上,SbVO4的掺入使Ce-MOF材料的超声降解性能大大提高,探究结果表明在催化剂用量为1 mg/L、染料溶液p H为5、染料溶液浓度为10 mg/L的条件时,摩尔比为1:0.9的SbVO4/复合材料的催化降解效果最好,达到了94.4%,并且具有优异的可重复利用性。(3)以聚氨酯海绵和三聚氰胺海绵为基底,探究Ce-MOF材料和CNF-C、CNF-P、CNC-C三种纤维素与海绵复合后对其润湿性能的影响。通过SEM、XRS等表征技术,证明了复合海绵的成功合成。实验证明纤维素和Ce-MOF的共同作用下使改性后的复合海绵具有优异的疏水性能,达到超疏水状态,同时具有优异的亲油性能,可从油水混合物中将油分迅速吸收。
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