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金属有机骨架材料(MOFs)往往具有多孔道结构,而作为框架中心的金属离子也可以与有机小分子产生相互作用,因此对有机小分子具有较强的吸附作用,使得其在材料领域具有广泛的应用前景,成为了当前研究热点。
随着社会工业化的发展,大量有机污染物进入水环境中,严重威胁着生态环境的可持续发展。近年来,人们也尝试着用各种方法进行水污染治理,如吸附法、氧化法和生物处理法等,其中以吸附法效果较为理想,但目前研发的吸附材料如活性碳等存在吸附容量有限等缺点,因此,开发一种高效、高吸附容量的新材料用于废水中有机污染物处理是一个非常值得研究的课题。
金属有机骨架材料具有多孔道结构和高比表面积,且孔道结构可通过设计有机配体进行调控等优点[9],另外,金属有机骨架材料由有机配体和金属离子自组装而成,其中配体中含有的活性官能团可能通过氢键和静电作用与有机污染物中的小分子相互作用增强吸附能力,金属离子也可通过配位作用进一步增强吸附能力。本文将以对乙酰氨基苯磺酰β丙氨酸为主配体,邻菲咯啉为辅助配体,铜为中心金属离子合成一种新的金属有机框架材料,并对其吸附和光降解亚甲基蓝和罗丹明B的性能进行研究。
1实验部分
1.1仪器与试剂
实验中所用药品均为分析纯,从商业来源购买后直接使用;红外光谱在PE-100傅里叶红外光谱仪上收集完成;紫外光谱在UV8000S型紫外—可见分光光度计收集完成;荧光光谱在PELS55荧光光谱仪上收集完成。
1.2对乙酰氨基苯磺酰β丙氨酸的合成
于250mL圆底烧瓶中,加入100mmol(8.90g)β丙氨酸、200mmol(8.00g)氢氧化钠和140mL蒸馏水,搅拌溶解后100mmol(23.36g)对乙酰氨基苯磺酰氯,室温搅拌12h后,用6mol/L的HCl溶液缓慢滴入到反应体系中直至有大量白色产物沉淀析出,过滤,蒸馏水洗涤,干燥后得白色粉末24.05g,收率84%。
1.3对乙酰氨基β丙氨酸铜配合物的合成
于聚乙烯反应釜中加入1.0mmol(286.2mg)对乙酰氨基苯磺酰β丙氨酸、0.5mmol(99.8mg)乙酸铜、0.5mmol(99.1mg)1,10-菲咯啉(phen)和20mL1∶1的甲醇水溶液中,调节pH=7,于80℃反应12h,冷却至室温后过滤得蓝色透明溶液,该溶液于室温下自然挥发,二周后观察到有蓝色块状晶体从母液中析出,如图1所示。
1.4配合物对亚甲基蓝和罗丹明B的无光照吸附及光降解实验
无光照吸附实验:向40mL亚甲基蓝(500mg/L)溶液中加入400℃下活化的配合物0.04g,于室温下搅拌,每隔30min取样测定660nm处的吸光度,吸附去除率用下式计算:吸附去除率=(A0-At)/A0×100%。光降解实验:向40mL亚甲基蓝(500mg/L)溶液中加入400℃下活化的配合物0.04g,将该混合物置于氙灯下室温搅拌,每隔30min取样测定660nm处的吸光度,光降解率用下式计算:光降解率=(A0-At)/A0×100%。
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