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金属有机骨架化合物材料(MOFs)是一类由金属簇作为骨架节点,由有机配体作为连接体而组成的具有三维立体结构的多功能晶体配位化合物,由于其自身所具有的超高的孔隙率和超大的比表面积而受到了广泛关注。此外,还可以通过改变金属离子或有机配体的种类来控制MOFs材料自身的结构性质,从而实现在不同领域的应用,其中稀土离子作为金属节点的稀土金属有机骨架化合物(REMOFs)材料因为其独特的荧光性能而受到关注。目前 REMOFs 材料的合成条件要求比较高,时间较长,且利用 REMOFs 材料对棉织物进行改性的报道较少,本论文研究了温和条件下合成 REMOFs 材料及对棉织物的改性。
本研究以稀土离子(Eu3+和/或La3+)和对苯二甲酸(H2BDC)、均苯三甲酸(H3BTC)、2-硝基对苯二甲酸(NO2H2BDC)、2-氨基对苯二甲酸(NH2H2BDC)、2,5-二羟基对苯二甲酸(DHH2BDC)以及1,4-萘二甲酸(H2NDC)为原料,以水为溶剂在温和条件下制备得到REMOFs材料。探讨了不同反应温度、Eu3+/La3+不同比例、不同碱剂及不同多元羧酸为配体对制备 REMOFs 材料形貌结构及荧光性能的影响,采用XRD、IR、SEM、TG、PL等测试手段对所得REMOFs材料进行表征并分析。结果表明:采用微波90℃加热30min、Eu3+/La3+比例为 7:3、1mmol NaOH 为碱剂条件下,H2BDC 为配体时所得REMOFs颗粒为规整均一花球形,且可显示出典型的Eu3+的红色荧光性能;H3BTC和H2NDC为配体时REMOFs材料仍然能够显示Eu3+的红色荧光性能,但荧光强度较弱;NO2H2BDC、NH2H2BDC、DHH2BDC 为有机配体时 REMOFs 材料的荧光发射光谱中不显示Eu3+的特征峰。
以棉织物为基质,利用层层自组装沉积法实现了 REMOFs 材料在棉织物表面的生长,探讨了改性过程中浸泡温度、Eu3+/La3+比例、浸泡时间、浸泡浓度、烘焙温度及多元羧酸种类等对改性棉织物的结构和性能的影响,采用XRD、IR、SEM、PL等测试手段对改性棉织物进行表征并分析。结果表明,浸泡温度为90℃,Eu3+/La3+比例为7:3,浸泡时间为 5min,多元羧酸和 RE3+浓度分别为 0.3375 mol/L 和0.375 mol/L并且烘焙温度为105℃条件下,H2BDC为配体时所得改性棉织物在 254nm 紫外灯照射下显示 Eu3+的强烈红色荧光;H3BTC为配体时所得改性棉织物在 254nm紫外灯照射下能够显示 Eu3+的红色荧光,但荧光强度较低;当 NO2H2BDC、NH2H2BDC、DHH2BDC或H2NDC为配体时,改性棉织物在254nm紫外灯照射下显示不同颜色的荧光,但其荧光发射光谱中未观测到Eu3+的特征峰。
以不同种类多元羧酸为配体制备的 REMOFs 改性棉织物均具有较好的抗紫外性能,其UPF值均大于50,T(UV-A)和T(UV-B)值也均小于5%。
当在不同种类多元羧酸为配体制备的 REMOFs 改性棉织物滴加不同金属离子水溶液或氨时在 254nm 紫外灯照射下呈现的不同荧光颜色变化,因此改性棉织物可实现对不同金属离子或氨的定性荧光检测。其中,改性棉织物RE-BDC-Ctn对Zn2+或Cd3+溶液或氨呈现显著颜色变化;改性棉织物RE-BTC-Ctn对Cu2+或Cr3+溶液呈现显著颜色变化;改性棉织物RE-NO2BDC-Ctn对Cu2+或Cr3+溶液或氨呈现显著颜色变化;改性棉织物RE-NH2BDC-Ctn对Cu2+或Cr3+溶液呈现显著颜色变化;改性棉织物RE-NDC-Ctn对氨呈现显著颜色变化。
本研究利用层层自组装方法,以水为溶剂在温和条件下合成得到了REMOFs材料,并进一步实现了REMOFs材料在棉织物表面的生长,赋予了棉织物抗紫外性能、荧光性能和对不同金属离子及氨的定性荧光检测性能,为棉织物的多功能整理提供了新方法,具有潜在的应用价值。
本研究以稀土离子(Eu3+和/或La3+)和对苯二甲酸(H2BDC)、均苯三甲酸(H3BTC)、2-硝基对苯二甲酸(NO2H2BDC)、2-氨基对苯二甲酸(NH2H2BDC)、2,5-二羟基对苯二甲酸(DHH2BDC)以及1,4-萘二甲酸(H2NDC)为原料,以水为溶剂在温和条件下制备得到REMOFs材料。探讨了不同反应温度、Eu3+/La3+不同比例、不同碱剂及不同多元羧酸为配体对制备 REMOFs 材料形貌结构及荧光性能的影响,采用XRD、IR、SEM、TG、PL等测试手段对所得REMOFs材料进行表征并分析。结果表明:采用微波90℃加热30min、Eu3+/La3+比例为 7:3、1mmol NaOH 为碱剂条件下,H2BDC 为配体时所得REMOFs颗粒为规整均一花球形,且可显示出典型的Eu3+的红色荧光性能;H3BTC和H2NDC为配体时REMOFs材料仍然能够显示Eu3+的红色荧光性能,但荧光强度较弱;NO2H2BDC、NH2H2BDC、DHH2BDC 为有机配体时 REMOFs 材料的荧光发射光谱中不显示Eu3+的特征峰。
以棉织物为基质,利用层层自组装沉积法实现了 REMOFs 材料在棉织物表面的生长,探讨了改性过程中浸泡温度、Eu3+/La3+比例、浸泡时间、浸泡浓度、烘焙温度及多元羧酸种类等对改性棉织物的结构和性能的影响,采用XRD、IR、SEM、PL等测试手段对改性棉织物进行表征并分析。结果表明,浸泡温度为90℃,Eu3+/La3+比例为7:3,浸泡时间为 5min,多元羧酸和 RE3+浓度分别为 0.3375 mol/L 和0.375 mol/L并且烘焙温度为105℃条件下,H2BDC为配体时所得改性棉织物在 254nm 紫外灯照射下显示 Eu3+的强烈红色荧光;H3BTC为配体时所得改性棉织物在 254nm紫外灯照射下能够显示 Eu3+的红色荧光,但荧光强度较低;当 NO2H2BDC、NH2H2BDC、DHH2BDC或H2NDC为配体时,改性棉织物在254nm紫外灯照射下显示不同颜色的荧光,但其荧光发射光谱中未观测到Eu3+的特征峰。
以不同种类多元羧酸为配体制备的 REMOFs 改性棉织物均具有较好的抗紫外性能,其UPF值均大于50,T(UV-A)和T(UV-B)值也均小于5%。
当在不同种类多元羧酸为配体制备的 REMOFs 改性棉织物滴加不同金属离子水溶液或氨时在 254nm 紫外灯照射下呈现的不同荧光颜色变化,因此改性棉织物可实现对不同金属离子或氨的定性荧光检测。其中,改性棉织物RE-BDC-Ctn对Zn2+或Cd3+溶液或氨呈现显著颜色变化;改性棉织物RE-BTC-Ctn对Cu2+或Cr3+溶液呈现显著颜色变化;改性棉织物RE-NO2BDC-Ctn对Cu2+或Cr3+溶液或氨呈现显著颜色变化;改性棉织物RE-NH2BDC-Ctn对Cu2+或Cr3+溶液呈现显著颜色变化;改性棉织物RE-NDC-Ctn对氨呈现显著颜色变化。
本研究利用层层自组装方法,以水为溶剂在温和条件下合成得到了REMOFs材料,并进一步实现了REMOFs材料在棉织物表面的生长,赋予了棉织物抗紫外性能、荧光性能和对不同金属离子及氨的定性荧光检测性能,为棉织物的多功能整理提供了新方法,具有潜在的应用价值。