基于正交试验设计的类沸石MOFs材料ZIF-8的优化制备及对水体污染物的吸附特性研究文献综述

 2021-10-21 05:10

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0 引 言由于我国工业化发展的加快,国民经济快速稳定增长的同时,随之而来的水污染问题日益严重。

传统的水污染处理工艺在净化污水时所使用的材料,因其使用寿命短、易造成二次污染和再生困难等缺陷,在实际应用方面受到多种限制;因此,研究开发新型环境功能材料刻不容缓。

类沸石咪唑脂骨架结构材料(zeolitic imidazolate frameworks,ZIFs),作为金属-有机框架材料(metal organic frameworks,MOFs)的系列之一,它在高效吸附去除水中污染物方面效果显著,引起了许多研究学者的关注。

ZIFs作为性能优异且前景良好的新型多孔材料,广泛应用于吸附、分离和催化等各领域。

1 MOFs、ZIFs材料的简介金属-有机框架材料(MOFs)是一类由二价过渡金属与有机配体自组装而成的具有立体网络结构的新型多孔材料[1]。

MOFs材料按照维度可分为一维链状、二维层状和三维网状,而在多种类型的MOFs中,类沸石咪唑酯骨架结构材料(ZIFs)具有独特的优势[2]。

ZIFs材料一般是由Zn2 或Co2 与有机配体的咪唑基通过N原子配位桥联形成三维多孔的骨架结构,选用不同咪唑类有机配体可形成不同拓扑结构的ZIFs材料。

ZIFs材料不但具有MOFs材料的结构优点,例如:大比表面积、高孔隙率以及孔隙率可调等;而且还在一定程度上克服了MOFs结构热稳定性差和化学稳定性差的缺点。

ZIFs化合物可表示为 M(IM)2,其中 M代表金属离子,IM 代表含有N咪唑或咪唑衍生物基配体;在ZIFs化合物中,M-IM-M键角为145,与沸石中SiOSi 键角相近[3],如图1所示。

图1 侨联键角[4]2 ZIF-8材料的合成方法ZIF-8是ZIFs材料中最具有代表性的一种,ZIF-8骨架结构由Zn2 与甲基咪唑酯(MIM)中的N原子相连形成的 ZnN4 四面体结构单元构成;ZIF-67化合物合成方法与ZIF-8相似,只需将Zn2 替换为Co2 即可[5]。

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