均苯三甲酸基MOF衍生的多孔碳及其复合材料去除水中酚类污染物的研究

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酚类污染物属于一组常见的水污染物,它们在低浓度下也会污染饮用水的使用和再利用,会使饮用水产生异味,并对不同的生物产生负面影响。因此,人们迫切希望找到一高效去除废水中酚类污染物的方法。而金属有机框架(MOFs)衍生的多孔碳及其复合材料,具有制备方法简单、多孔性、结构和组分均可调节等特色,这些特色利于MOFs衍生的多孔碳及其复合材料在处理酚类污染物上的应用。本论文采用价廉易得的均苯三甲酸有机配体,通过直接沉淀法制备的均苯三甲酸基MOFs作为前驱体,惰性气氛下高温碳化后得到几种衍生多孔碳及其复合材料,研究它们吸附和催化酚类化合物的性能。主要研究内容和结果如下:1.在室温下采用简单的直接沉淀法得到[Cu3(BTC)2]前驱体,通过在惰性气氛下直接热解[Cu3(BTC)2]前驱体合成铜/碳纳米棒。所得的铜/碳纳米棒对对硝基苯酚,邻硝基苯酚及对硝基苯胺的催化还原显示出优异的催化能力,并且高于许多类似的催化剂。与传统催化剂相比,铜/碳纳米棒催化剂不仅价廉易得,而且具有优异的催化性能。因此,铜/碳纳米棒催化剂在还原4-NP、2-NP和4-NA等硝基污染物的工业应用中具有很大的潜力。2.在室温下,运用沉淀法制作的Zn-MOF作为前驱体,经过锻烧后得到多孔碳纳米棒。通过XRD、SEM、TEM和Raman等多种测试手段对多孔碳材料进行表征后,将多孔碳材料作为吸附剂应用于水溶液中双酚A,对羟基苯乙醇和2-硝基间苯二酚的吸附。结果表明,多孔碳材料对双酚A,2-硝基间苯二酚和对羟基苯乙醇具有优异的吸附性能,最大吸附量分别是1120 mg/g,577 mg/g,274 mg/g。远高于先前报道的大多数吸附剂。3.煅烧Co/Zn-MOF前驱体后得到了Co/C纳米棒材料,通过SEM、TEM、XRD和Raman等多种测试手段对其进行了详尽的表征。产物Co/C纳米棒材料不仅拥有较好的磁性(30.65 emu/g),能进行有效分离,并且自身所拥有的比表面积和孔体积较高(573 m2/g和0.527 mm3/g)。将得到的Co/C纳米棒材料用在对水中双酚A的吸附,可以看出Co/C纳米棒材料吸附双酚A的能力较强,其最大的吸附量约为320mg/g,高于以前多数文献的报道结果。
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