單線態(tài)氧介導(dǎo)的金屬卟啉有機框架材料高效去除污染物及動力學(xué)研究.pdf

1、多孔金屬有機骨架(MOFs)材料具有永久的孔隙率，大的比表面積，優(yōu)良的熱穩(wěn)定性及易于修飾的特性。近年來，將光敏劑卟啉作為有機配體構(gòu)建具有特殊功能的金屬卟啉框架材料已成為研究熱點。這種卟啉-MOF不僅具有高吸附性能并且在可見光照下可有效產(chǎn)生單線態(tài)氧(1O2)?；诖耍覀兪紫壤梅€(wěn)定的鋯-卟啉金屬有機骨架材料超高吸附和單線態(tài)氧介導(dǎo)的協(xié)同作用高效去除雙酚A(BPA)，其次我們進一步深入研究金屬卟啉框架材料的孔結(jié)構(gòu)及晶粒尺寸與單線態(tài)氧產(chǎn)生動力

2、學(xué)間的關(guān)系，并對單線態(tài)氧產(chǎn)生速率的差異性做出理論解釋。這種基于可見光照下以卟啉-MOF為催化劑產(chǎn)生單線態(tài)氧來催化降解污染物的作用機理及其后續(xù)的單線態(tài)氧產(chǎn)生的動力學(xué)研究，不僅可提高對此類反應(yīng)的認識水平，同時對基于發(fā)展單線態(tài)氧的卟啉-MOF催化劑有一定的指導(dǎo)意義。具體內(nèi)容分述如下:
　　1、基于穩(wěn)定的鋯-卟啉金屬有機骨架材料超高吸附和單線態(tài)氧介導(dǎo)的協(xié)同作用高效去除BPA
　　雙酚A作為世界衛(wèi)生組織公布的23種重要的內(nèi)分泌干擾物之

3、一，對人類健康帶來嚴(yán)重威脅。本研究應(yīng)用一種基于鋯-卟啉構(gòu)建的金屬有機骨架材料(MOF)作為催化劑用來富集水中雙酚A(BPA)并在可見光照下進行催化降解。本研究探索了PCN-222吸附BPA的吸附量、吸附動力學(xué)以及在室溫及中性pH下PCN-222催化BPA的機理。PCN-222吸附BPA最大吸附量高達487.69±8.37mg·g-1（目前為止最大吸附量）。在可見光照下，PCN-222作為單線態(tài)氧產(chǎn)生的介質(zhì)以此來催化降解100mg·L-1

4、BPA，催化速率常數(shù)為（3.9±0.2）×10-3mg·min-1。結(jié)果表明，在治理污染物BPA中，PCN-222既表現(xiàn)出良好的吸附性能又展現(xiàn)出優(yōu)良的光催化活性。與之前降解BPA的方法相比，我們提出治理污染物的方法具有更高效率和可重復(fù)利用率。
　　2、基于金屬卟啉框架材料單線態(tài)氧產(chǎn)生的尺寸依賴動力學(xué)研究
　　由于卟啉優(yōu)越的光敏性，卟啉-MOF可有效產(chǎn)生單線態(tài)氧。單線態(tài)氧產(chǎn)生的動力學(xué)與MOFs微納顆粒的尺寸有關(guān)。本研究利用水熱

5、法通過控制反應(yīng)溶劑、反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度及酸調(diào)節(jié)劑等參數(shù)合成了一系列不同尺寸的卟啉-MOF材料。通過使用單線態(tài)氧淬滅劑DPBF來監(jiān)測單線態(tài)氧的產(chǎn)生，進而探究卟啉-MOF的孔結(jié)構(gòu)和晶粒尺寸對1O2產(chǎn)生速率的影響。此外，我們用SiO2晶粒包裹卟啉-MOF材料的外表面來探究的1O2產(chǎn)生方式。實驗表明，可見光照下1O2產(chǎn)生于卟啉-MOF中并且納米級的PCN-222具有最高的產(chǎn)生1O2能力，其1O2產(chǎn)生速率常數(shù)k=0.047s-1，此外卟啉-MOF