隨著淡水資源匱乏的問題日益嚴重,利用淡化海水是工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類日常生活中的必然趨勢。但是在淡化的海水中,通常存在著硼濃度過高的問題,會對人體和植物體產(chǎn)生毒性。因此,對于淡化海水中硼的去除受到了很多的關(guān)注。由于吸附法具備著吸附劑成本低、易于再生、吸附效果好等優(yōu)點,致使其成為了如今最具有發(fā)展?jié)摿瓦\用前景的除硼技術(shù)之一。本文使用溶劑熱法制備了水穩(wěn)型金屬有機框架UiO-66-NH₂,以及兩種基于UiO-66-NH₂的復(fù)合材料吸附劑,分別是由氧化石墨烯（GO）和UiO-66-NH₂復(fù)合而成的UiO-66-NH₂/GO,以及由GO、UiO-66-NH₂和磁性納米粒子（Fe₃O₄）復(fù)合而成的UiO-66-NH2/GO/Fe3O4,并對兩種復(fù)合材料的硼吸附性能進行了研究。通過氮氣吸附/脫附等溫線、掃描電子顯微鏡（SEM）、X-射線衍射（XRD）、傅立葉變換紅外光譜（FT-IR）、熱重分析（TGA）、X-射線光電子能譜（XPS）和磁滯回線（V... 

【文章來源】：南京林業(yè)大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

MOFs自組裝示意圖

8圖1-2UiO-66的結(jié)構(gòu)表現(xiàn)（a）由金屬節(jié)點（青色）和配體（灰色）組成的UiO-66面心立方結(jié)構(gòu)（b）組成12UiO-66籠的節(jié)點和配體結(jié)構(gòu)（c）組成7.5UiO-66籠的節(jié)點和配體結(jié)構(gòu)（d）原子表示的配色方案[66]Fig.1-2ArepresentationoftheUiO-66structure.(a)Theface-center-cubicUiO-66structurecomposedofthemetalnode(aqua)andligand(gray)withanatomicrepresentationofthenodeand12-connectedterepthalicacidlinkers.(b)Thenodeandligandstructurecomposingthe12UiO-66cage.(c)Thenodeandligandstructurecomposingthe7.5cage.(d)Thecolorschemefortheatomicrepresentation1.5.2UiO-66的合成MOFs主要是通過有機配體、金屬離子簇和金屬離子的架橋作用構(gòu)建而成的，影響MOFs合成的反應(yīng)條件包括溫度、金屬離子與有機配體的摩爾比、溶劑、體系pH值、組分濃度、反應(yīng)時間等，這些因素將決定所制備的MOF的結(jié)構(gòu)和性能[68]。用于合成UiO-66的方式有溶劑熱法、微波法和機械化學(xué)法等。（1）溶劑熱法溶劑熱法是通過把金屬離子、有機配體、調(diào)節(jié)劑、反應(yīng)溶劑和其他材料以合適的比例配比在聚四氟乙烯襯里中進行的，然后將其置于高溫反應(yīng)器中以特定溫度進行激發(fā)反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束之后，把反應(yīng)器自然降溫到室溫，用去離子溶液重復(fù)洗滌產(chǎn)品數(shù)次，從而達到脫除雜質(zhì)的目的。隨后，用無水乙醇或其他溶液在設(shè)定溫度下再次清洗產(chǎn)品[69]。真空干燥后，可以得到純凈的UiO-66。UiO-66的常用金屬前體為ZrCl4，有機配體為對苯二甲酸，溶劑為N,N-二甲基甲酰胺（DMF）[70]。（2）微波法微波法具有快速加熱的特點，該方法不存在遲滯效應(yīng)和溫度梯度，可以使UiO-66加速成核從而減小晶體的尺寸，同時增加晶體中的核數(shù)。Ren等[71]在120℃下使用微波法合成UiO-66，僅花費了5min

10對剛果紅、甲基橙、若丹明B和亞甲藍的去除率均在94%以上。Tambat等[86]以鋯為金屬、氨基對苯二甲酸為連接基用水熱法制備了NH2-UiO-66，在中性pH和室溫下對番紅花色素的最大吸附容量為390mg/g。1.6氧化石墨烯（GO）的概述1.6.1GO及其特點石墨烯是獨特的二維碳納米材料，其由單原子厚的碳原子薄片通過sp2雜化軌道來構(gòu)建出六邊形呈蜂巢晶格的結(jié)構(gòu)，厚度約為0.334nm，理論最大表面積為2630m2/g[87]。GO是一種石墨烯的衍生物，一般通過氧化石墨后剝離來獲得，其形成的具體原理仍在探索當(dāng)中。GO繼承了石墨烯有高比表面積、高比熱導(dǎo)率和高電位吸附容量等獨特的物理化學(xué)性質(zhì)，而得到了廣泛的應(yīng)用。由于在形成過程中引入了大量氧基功能團，使得GO具有更為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)示意如圖1-3所示，常用結(jié)構(gòu)理論模型有LK模型（Lerf-Klinowskimode1）、DSM模型（Dynamicstructuremodel）和二組分結(jié)構(gòu)模型（Two-componentstructuremodel）等。GO表面存在著羥基、羧基和環(huán)氧基等豐富的官能團，相比于石墨烯有著更好的親水性并更容易在水中擴散，同時還具有較大的比表面積。然而，由于GO晶面間的π-π鍵的存在，很容易在水環(huán)境中聚集。相應(yīng)地，這會導(dǎo)致GO的表面積會因此減少、化學(xué)性質(zhì)變得不活躍等問題，對水中污染物的去除能力造成影響[88]。因此，通常需要采用改性或與其它材料復(fù)合的方式來改良這些缺點。圖1-3GO結(jié)構(gòu)示意圖[89]Fig.1-3SchematicstructureofGO1.6.2GO在水處理中的應(yīng)用（1）抗生素的去除大規(guī)模濫用抗生素已導(dǎo)致嚴重的環(huán)境問題，GO在較寬的pH范圍內(nèi)具有負電荷，所以能夠聚合帶有氨基的抗生素，適合用于處理水中的抗生素。Wang等[90]以石墨為原料用


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