项目名称：高效多孔金属有机骨架MIL-101材料的合成及吸附性能研究
MIL-101(Fe)光催化材料的制备及性能研究
doi：10.3969/j.issn.1001⁃3849.2020.05.003MIL-101（Fe）光催化材料的制备及性能研究唐祝兴*，余孟，张岐龙（沈阳理工大学环境与化学工程学院，辽宁沈阳110159）摘要：利用溶剂热法制备了MIL-101（Fe）材料，通过扫描电镜表征了材料的形貌。
采用光催化实验，以亚甲基蓝作为指示剂，探究了亚甲基蓝浓度，催化剂用量和时间三个因素对材料的降解率的影响，分析了以MIL-101（Fe）进行光催化降解的最佳条件，并在暗室和紫外光照环境下进行了空白试验和对照实验。
结果表明，制备的材料拥有金属介空结构的微观结构和特殊形貌，形成了多级结构。
在6mg/L的亚甲基蓝溶液中，当MIL-101（Fe）用量为1g/L，降解时间为210min时，降解率可达最大值92.5%。
空白试验和对照实验结果表明，亚甲基蓝溶液的自降解率为7.025%，MIL-101（Fe）对亚甲基蓝的吸附率为34.1%，即MIL-101（Fe）的实际光催化效率为51.375%。
该结果表明MIL-101（Fe）具有较好的光催化性能，其在有机污染物的降解等环境保护方面有着极大的应用潜力。
关键词：光催化；金属有机骨架；有机污染；亚甲基蓝中图分类号：O644.1文献标识码：APreparation and Properties of MIL-101（Fe）PhotocatalyticMaterialsTANG Zhuxing*，YU Meng，ZHANG Qilong（Shenyang Ligong University，School of Environment and Chemical Engineering，Shenyang110159，China）Abstract：MIL-101（Fe）material was prepared by solvothermal method and its morphology was charac⁃terized by scanning electron microscopy.The photocatalytic properties of the materials were tested.The influence of methylene blue concentration，catalyst dosage and time on the degradation rate was studied by using methylene blue as indicator and the optimum conditions of photocatalytic degradation of MIL-101（Fe）were analyzed.Blank experiment and control experiment were carried out in dark room and ul⁃traviolet light.The results show that the prepared materials have the microstructure and special morpholo⁃gy of metal mesostructure，forming a multi-level structure.In6mg/L methylene blue solution，when the dosage of MIL-101（Fe）is1g/L and the degradation time is210min，the maximum degradation rate is 92.5%.The results of blank experiment and control experiment show that the self degradation rate of methylene blue solution is7.025%，the adsorption rate of MIL-101（Fe）to methylene blue is34.1%，that is，the actual photocatalytic efficiency of MIL-101（Fe）is51.375%.This result show that MIL-101收稿日期：2019-09-30修回日期：2019-11-20通信作者：唐祝兴，email：*******************基金项目：辽宁省教育厅科学研究一般项目（LG201619）（Fe）has preferable photocatalytic performance and great application potential in environmental protec⁃tion such as degradation of organic pollutants.Keywords：photocatalysis；organometallic skeleton；organic pollution；methylene blue在我国传统制造业中，染料业一直是具有重大污染的行业之一。
金属有机骨架衍生物-碳纳米管复合材料的制备及其吸附性能的研究
金属有机骨架衍生物-碳纳米管复合材料的制备及其吸附性能的研究金属有机骨架衍生物/碳纳米管复合材料的制备及其吸附性能的研究随着环境污染问题的日益突出，研发高效吸附材料以去除水中有害物质已成为重要课题。
金属有机骨架材料（MOFs）和碳纳米管（CNTs）作为新型吸附材料备受关注。
本文将探讨金属有机骨架衍生物/碳纳米管复合材料的制备方法以及其在吸附性能方面的研究进展。
首先，介绍了金属有机骨架材料的基本概念和特点。
金属有机骨架材料是一种由金属离子与有机配体通过化学键连接形成的多孔晶态材料。
其特点是具有高比表面积、可调控的结构以及多种吸附功能等。
常用的金属有机骨架材料包括MIL-101、ZIF-8等。
接着，介绍了碳纳米管及其在吸附方面的应用。
碳纳米管是一种中空管状结构的纳米材料，具有高比表面积、优异的机械强度和导电性能。
由于其独特的结构，碳纳米管在吸附领域展现出了广泛的应用前景，特别是对重金属离子和有机污染物的吸附能力。
接下来，介绍了金属有机骨架材料与碳纳米管复合材料的制备方法。
通常采用浸渍和共沉淀法将金属有机骨架材料与碳纳米管结合，形成复合材料。
这样的复合材料结合了金属有机骨架材料和碳纳米管的优点，具有更高的比表面积和更好的吸附性能。
另外，一些表面修饰方法也被引入，以提高复合材料的吸附选择性和循环稳定性。
最后，探讨了金属有机骨架衍生物/碳纳米管复合材料在吸附性能方面的研究进展。
研究表明，金属有机骨架衍生物/碳纳米管复合材料对重金属离子和有机污染物具有优异的吸附性能。
其吸附能力受到多种因素的影响，包括材料的比表面积、孔径大小、孔隙结构以及化学修饰等。
此外，复合材料的再生性和循环稳定性也是研究的重点。
综上所述，金属有机骨架衍生物/碳纳米管复合材料作为新型吸附材料，具有广阔的应用前景。
未来的研究重点可以放在进一步改进制备工艺、探究复合材料的吸附机理以及优化吸附性能等方面。
相信通过不断的研究和发展，金属有机骨架衍生物/碳纳米管复合材料将会在环境治理和污染物去除等领域发挥重要作用综合上述研究，金属有机骨架衍生物/碳纳米管复合材料表现出了卓越的吸附性能和广阔的应用前景。
金属有机骨架材料MIL-101用于气态碘单质的吸附与释放
金属有机骨架材料MIL-101用于气态碘单质的吸附与释放祁兵兵;茆平;杨毅【摘要】Objective To study the adsorption and release of metal-organic framework MIL-101 for gaseous iodine. Methods Metal-organic framework MIL-101 was synthesized by hydrothermal synthesis method. The prepared MIL-101 was characterized by various techniques such as XRD, SEM, BET, TGA. Adsorption and release of the prepared met-al-organic framework MIL-101 for gaseous iodine was carried out at 75℃. The absorbed material was dissolved in ab-solute ethyl alcohol for iodine release.Results With the passage of the adsorption time, adsorption capacity of met-al-organic framework MIL-101 for gaseous iodine was gradually increased and reached saturated adsorption capacity of 2.61 g(I2)/g(MIL-101) at 8 h. With the passage of the time, iodine absorbed in the prepared material was released gradu-ally.Conclusion The adsorption and release of metal-organic framework MIL-101 for gaseous iodine under high temper-ature has an excellent effect, and it can be recycled in the process of enrichment of iodine. Therefore the material is suita-ble for the adsorption of radioactive gaseous iodide in the steam of nuclear power plant.%目的研究金属有机骨架材料MIL-101对气态碘单质的吸附与释放.方法采用水热合成法合成金属有机骨架材料MIL-101,并利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、N2吸附脱附等温线等表征方法对合成的MIL-101样品进行表征.将制备的金属有机骨架材料MIL-101在75℃环境下对气态碘单质进行吸附,将吸附后的材料于无水乙醇溶液中进行碘单质的释放.结果随着吸附时间的推移,金属有机骨架材料MIL-101对气态碘单质的吸附量逐渐升高,并于8 h逐渐达到饱和吸附量2.61g(I2)/g(MIL-101).MIL-101在无水乙醇溶液中随着时间的延长,材料吸附的碘单质渐渐释放出来.结论 MIL-101对气态碘单质在较高温度下有着优异的吸附效果,并表现出良好的循环使用性能,适合用于核电站蒸汽中放射性气态碘的吸附.【期刊名称】《装备环境工程》【年(卷),期】2016(013)006【总页数】5页(P5-9)【关键词】金属有机骨架;MIL-101;气态碘;吸附;释放【作者】祁兵兵;茆平;杨毅【作者单位】南京理工大学环境与生物工程学院核环境系,南京 210094;南京理工大学环境与生物工程学院核环境系,南京 210094;南京理工大学环境与生物工程学院核环境系,南京 210094【正文语种】中文【中图分类】TJ0421世纪以来，随着经济的快速发展，石化能源短缺及污染问题越来越严重，人类对核能的需求越来越大，核能因此迅速发展。
《铁基金属有机骨架NH2-MIL-101-MIL-101(FeⅡ)的制备及其催化应用》
《铁基金属有机骨架NH2-MIL-101-MIL-101（FeⅡ）的制备及其催化应用》铁基金属有机骨架NH2-MIL-101-MIL-101（FeⅡ）的制备及其催化应用一、引言近年来，随着人们对环保和可持续性发展的日益关注，多孔材料在化学、环境科学、生物医学和材料科学等领域的应用日益广泛。
金属有机骨架（MOFs）作为一类具有高度结构多样性和性能独特性的多孔材料，已引起了科研工作者的广泛关注。
本文着重研究铁基金属有机骨架NH2-MIL-101/MIL-101（FeⅡ）的制备方法及其在催化领域的应用。
二、NH2-MIL-101/MIL-101（FeⅡ）的制备（一）材料与试剂在制备过程中，我们需要的主要原料包括铁盐、配体、溶剂和其他添加剂等。
所有试剂均需为分析纯，并在使用前进行必要的干燥处理。
（二）制备方法NH2-MIL-101/MIL-101（FeⅡ）的制备主要采用溶剂热法。
首先，将铁盐和配体按照一定比例溶解在适当的溶剂中，然后在一定温度下进行溶剂热反应，得到目标产物。
具体的反应条件和步骤需要根据实验需求进行优化。
三、NH2-MIL-101/MIL-101（FeⅡ）的结构与性能（一）结构分析通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等手段对制备的NH2-MIL-101/MIL-101（FeⅡ）进行结构分析，结果表明其具有典型的MOF结构，且具有较高的结晶度和良好的形貌。
（二）性能评价NH2-MIL-101/MIL-101（FeⅡ）具有良好的化学稳定性和热稳定性，同时具有较大的比表面积和孔容，使其在催化、吸附、分离等领域具有广泛的应用前景。
四、NH2-MIL-101/MIL-101（FeⅡ）的催化应用（一）催化反应类型NH2-MIL-101/MIL-101（FeⅡ）可应用于多种催化反应，如烷基化、酯化、加氢等反应。
由于具有较大的比表面积和良好的化学稳定性，其能有效地提高催化反应的活性和选择性。
MIL-101系列材料的合成及性能研究共3篇
MIL-101系列材料的合成及性能研究共3篇MIL-101系列材料的合成及性能研究1MIL-101系列材料的合成及性能研究随着新能源、环保和生命科学等领域的快速发展，对高性能催化剂、吸附剂、分离膜等功能材料的需求逐渐增加。
在此背景下，金属有机框架材料（Metal-Organic Frameworks，MOFs）得到了广泛研究和应用。
MIL-101系列材料是MOFs中的一种重要代表，具有高孔隙度、巨大的比表面积、良好的化学稳定性和可调控性等优良性能。
MIL-101是指一类基于Al3+、Cr3+、Fe3+等过渡金属和1,4-苯二甲酸等有机配体构成的二维和三维网状结构材料。
它们的结构特点是具有大量的孔道和微孔，可向其中引入不同的分子，从而实现吸附、分离、催化等应用。
MIL-101系列材料的合成方法主要包括水热法、溶剂热法、直接合成法等。
其中，水热法是获得MIL-101材料的最常用方法之一。
水热反应可以在温和的温度和压力条件下发生，结构稳定性好，得到的产物具有较高的结晶度和孔隙度。
MIL-101材料的性能研究主要包括吸附性能、分离性能、催化性能等方面。
MIL-101材料的吸附性能是其应用的重要方面之一。
由于MIL-101具有大量的微孔和孔道，因此能够有效地吸附小分子和有机分子。
例如，MIL-101(Cr)材料对乙烯和丙烯等烯烃的吸附表现出了很好的选择性。
MIL-101(Fe)材料对尿素的吸附效果也得到了研究。
研究人员通过调节MIL-101材料的孔径和孔壁性质，可以实现对不同分子的专一性吸附。
MIL-101材料在分离领域也有广泛应用。
研究人员利用MIL-101材料的高孔隙度和大比表面积，成功地实现了对气体和液体混合物的高效分离。
例如，MIL-101(Cr)材料在液体-液体和固体-液体反相微乳液分离中表现出了很好的分离效果。
MIL-101材料的分离性能与其孔隙度、孔径分布、表面化学性质等密切相关。
此外，MIL-101材料还表现出了很好的催化性能。
项目名称：高效多孔金属有机骨架MIL-101材料的合成及吸附性能研究
项目名称：高效多孔金属有机骨架MIL-101材料的合成及吸附性能研究来源：第十二届―挑战杯‖作品小类：能源化工大类：自然科学类学术论文简介：本文采用一步法无需后续活化处理，合成纯净的金属有机骨架MIL-101材料；分析了其表面积及孔体积，并测定了氮气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、丙烯等气体在MIL-101上的吸附性能。
结果表明MIL-101是一种高比表面的多微孔材料。
MIL-101对气体的吸附性能结果显示：MIL-101能从混合气体中高效吸附分离一氧化碳、二氧化碳；并对丙烯丙烷具有很大的吸附量，有望成为新一代高效吸附分离及气体储存材料。
详细介绍：金属有机骨架（MOFs）材料是上世纪九十年代才被首次合成并发表出来的新型多孔材料，而其中MIL-101材料作为金属有机骨架的一种是在2005年由Ferey课题组首次报道出来的。
通过大量文献阅读与性能对比分析发现，MIL-101不但具有较轻的骨架密度、超大的比表面积以及骨架中含有大量不饱和金属活性位的特点，而且克服了传统金属有机骨架材料稳定性差的缺陷，所以我们选择MIL-101作为气体吸附分离的研究材料。
我们首先以MIL-101合成方法的改进作为研究重点，以将MIL-101材料低成本、规模化生产作为目标，最终突破性地研发出MIL-101的一步合成法。
相比于以往的合成方法，本方法不需要繁琐的后续活化处理过程，一步即可合成出纯净的MIL-101材料。
因省去了后续繁琐纯化处理方式，改进了合成技术，从而大大的节约了生产时间与生产的成本。
接着，本文用77K液氮温度下氮气吸附等温线分析MIL-101的比表面积及孔结构，结果表明所获得的MIL-101材料比表面积达3242 m2/g，微孔容积为1.78cm3/g，是一种高比表面的多孔材料。
在国外其它合成MIL-101的方法中，都有较繁琐的后续纯化处理，所以本文所研发的一步合成法在工业应用方面有着明显的优势，做到了―实用性‖与―先进性‖相结合，具有良好的应用前景。
MIL-101的制备及其VOCs吸附性能研究
第３４卷第３期２０２０年６月 江苏科技大学学报（自然科学版）ＪｏｕｒｎａｌｏｆＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ） Ｖｏｌ ３４Ｎｏ ３Ｊｕｎ．２０２０ ＤＯＩ：１０．１１９１７／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３－４８０７．２０２０．０３．０１３ＭＩＬ－１０１的制备及其ＶＯＣｓ吸附性能研究朱文健１，刘建峰２，胡小才２，杨 振２，袁爱华３，４，陈海丰３，唐 盛３（１．江苏科技大学冶金与材料工程学院，张家港２１５６００）（２．上海外高桥造船有限公司，上海２００１２０）（３．江苏科技大学环境与化学工程学院，镇江２１２００３）（４．江苏科技大学海洋装备研究院，镇江２１２００３）摘 要：以醋酸钠为矿化剂，通过水热法制备金属有机框架ＭＩＬ－１０１，用Ｘ射线衍射仪、扫描电镜、红外光谱仪、气体吸附仪等对材料进行表征，利用静态吸附法对苯、甲醇、甲苯和水的吸附性能进行研究．结果表明：制备的ＭＩＬ－１０１形貌为八面体，颗粒尺寸约为５００ｎｍ，其ＶＯＣｓ吸附性能与２２０℃制备所得的ＭＩＬ－１０１（ＨＦ）性能相当，优于２１０和２００℃制备所得的产物，明显优于商业活性炭，在２５℃下，对苯、甲醇和甲苯的吸附量分别达到１３００、１１２７ ７和７５０ｍｇ／ｇ．通过比较吸附等温线的初始斜率发现，甲苯／水的吸附选择性最好，苯其次，甲醇最差．关键词：金属有机框架；ＭＩＬ－１０１；挥发性有机物；吸附处理中图分类号：Ｘ５１１ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７３－４８０７（２０２０）０３－０７９－０５收稿日期：２０１８－１２－１５ 修回日期：２０１９－０２－１８基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１６７２１１４）；工信部高技术船舶科研项目（工信部装函［２０１７］６１４号）；江苏高校高技术船舶协同创新中心资助项目（ＨＺ２０１８０００４）作者简介：朱文健（１９９３—），男，硕士研究生通信作者：袁爱华（１９６８—），女，教授，研究方向为材料化学．Ｅ ｍａｉｌ：ａｉｈｕａｙｕａｎ＠ｊｕｓｔ．ｅｄｕ．ｃｎ引文格式：朱文健，刘建峰，胡小才，等．ＭＩＬ－１０１的制备及其ＶＯＣｓ吸附性能研究［Ｊ］．江苏科技大学学报（自然科学版），２０２０，３４（３）：７９－８３．ＤＯＩ：１０．１１９１７／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３－４８０７．２０２０．０３．０１３．ＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄＶＯＣｓａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＭＩＬ－１０１ＺＨＵＷｅｎｊｉａｎ１，ＬＩＵＪｉａｎｆｅｎｇ２，ＨＵＸｉａｏｃａｉ２，ＹＡＮＧＺｈｅｎ２，ＹＵＡＮＡｉｈｕａ３，４，ＣＨＥＮＨａｉｆｅｎｇ３，ＴＡＮＧＳｈｅｎｇ３（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌａｎｄＭａｔｅｒｉａｌｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｚｈａｎｇｊｉａｇａｎｇ２１５６００，Ｃｈｉｎａ）（２．ＳｈａｎｇｈａｉＷａｉｇａｏｑｉａｏＳｈｉｐｂｕｉｌｄｉｎｇＣｏ．Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００１２０，Ｃｈｉｎａ）（３．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ２１２００３，Ｃｈｉｎａ）（４．ＭａｒｉｎｅＥｑｕｉｐｍｅｎｔａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ２１２００３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｍｅｔａｌ ｏｒｇａｎｉｃｆｒａｍｅｗｏｒｋＭＩＬ－１０１ｗａｓｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌｍｅｔｈｏｄｗｉｔｈｓｏｄｉｕｍａｃｅｔａｔｅａｓｍｉｎｅｒａｌｉｚｅｒ．ＴｈｅｍａｔｅｒｉａｌｗａｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙＸ ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ，ｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ，ｉｎｆｒａｒｅｄｓｐｅｃｔｒｏｓ ｃｏｐｙａｎｄｇａｓａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ．Ｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｂｅｎｚｅｎｅ，ｍｅｔｈａｎｏｌ，ｔｏｌｕｅｎｅａｎｄｗａｔｅｒｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｂｙｓｔａｔｉｃａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｐｒｅｐａｒｅｄＭＩＬ－１０１ｈａｓｏｃｔａｈｅｄｒａｌｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙａｎｄｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅｏｆａｂｏｕｔ５００ｎｍ．ＩｔｓＶＯＣｓａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｒｅｓｉｍｉｌａｒｔｏｔｈｏｓｅｏｆＭＩＬ－１０１（ＨＦ）ｐｒｅｐａｒｅｄａｔ２２０℃．Ｉｔｉｓｓｕｐｅｒｉｏｒｔｏｔｈｏｓｅｏｆｃｏｍｍｅｒｃｉａｌａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎｐｒｅｐａｒｅｄａｔ２１０／２００℃．Ａｔ２５℃，ｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｃａｐａｃｉｔｙｏｆｂｅｎｚｅｎｅ，ｍｅｔｈａｎｏｌａｎｄｔｏｌｕｅｎｅｒｅａｃｈｅｓ１３００，１１２７ ７ａｎｄ７５０ｍｇ／ｇ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｂｙｃｏｍｐａｒｉｎｇｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｓｌｏｐｅｏｆａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｉｓｏｔｈｅｒｍ，ｉｔｗａｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｔｏｌｕｅｎｅ／ｗａｔｅｒｈａｄｔｈｅｂｅｓｔａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｓｅｌｅｃｔｉｖｉｔｙ，ｆｏｌ ｌｏｗｅｄｂｙｂｅｎｚｅｎｅａｎｄｍｅｔｈａｎｏｌ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｅｔａｌ ｏｒｇａｎｉｃｆｒａｍｅｗｏｒｋ，ＭＩＬ－１０１，ｖｏｌａｔｉｌｅｏｒｇａｎｉｃｃｏｍｐｏｕｎｄｓ，ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｔｒｅａｔｍｅｎｔ 在工业生产中存在着严重的空气污染问题，其中ＰＭ２ ５和臭氧的前体物———挥发性有机化合物（ｖｏｌａｔｉｌｅｏｒｇａｎｉｃｃｏｍｐｏｕｎｄｓ，ＶＯＣｓ）的排放不仅会造成环境污染，而且会对周边人群和生物健康产生危害，因此已引起社会的高度重视．目前，工业ＶＯＣｓ的治理普遍采用活性炭吸附浓缩＋催化燃烧工艺，但活性炭具有吸附容量小、吸附位点易失活等缺点．随着最新环保法的实施，国家对ＶＯＣｓ的排放要求越来越严格，传统的活性炭吸附材料已难以满足企业ＶＯＣｓ治理并达标排放的标准，因此，寻找新型吸附剂并实现其商业化应用是当前研究热点［１］．金属有机框架（ｍｅｔａｌ ｏｒｇａｎｉｃｆｒａｍｅ ｗｏｒｋｓ，ＭＯＦｓ）因具有化学结构可调、高孔体积和比表面积大等优点，已成为当前最具应用前景的新型气体吸附材料［２］．ＭＯＦｓ与ＶＯＣｓ之间的吸附机制主要依靠物理填孔作用，其吸附效果与吸附剂及吸附物质的几何形状和外层电子性质有关．制备经济性、高吸附性和潜在工业应用价值的ＭＯＦｓ材料是当前的研究热点［３］．ＭＩＬ－１０１最早由法国Ｆｅｒｅｙ课题组率先合成，它在气体吸附和催化方面具有较好的应用前景．目前，有关ＭＩＬ－１０１大多采用氢氟酸为添加剂制得，且很少能够达到３１００ｍ２／ｇ的ＢＥＴ比表面积，文献报道的ＭＩＬ－１０１比表面积大多在２２００ｍ２／ｇ左右．研究表明，在合成过程中以氢氟酸为添加剂时，反应温度会对ＭＩＬ－１０１的结晶度和吸附性能有较大影响．文献［４］发现，用氢氟酸为添加剂在１７０～２００℃制备的ＭＩＬ－１０１结晶度低于２２０℃［４］；文献［５］在２２０℃制备的ＭＩＬ－１０１对苯、甲苯的吸附性能达到１０００ｍｇ／ｇ左右；文献［６］用２１０℃制备的ＭＩＬ－１０１对苯的吸附性能仅有１０３ ４ｍｇ／ｇ；文献［７］在２００℃制备的材料常温下对甲苯和甲醇的吸附量仅有０ ５３和１ ４７ｍｍｏｌ／ｇ．利用氢氟酸做添加剂，在制备后期需要经过繁琐的活化处理过程除去杂质，这种制备方法不仅耗材、耗时、耗能，而且由于氢氟酸的特殊化学性，不利于工业应用推广，因此找出能够代替氢氟酸的添加剂，合成温度低，同时具有较好ＶＯＣｓ吸附性能的材料对实际的工业应用推广具有重要意义．用醋酸钠代替氢氟酸作为添加剂能增强对苯二甲酸的溶解能力，在较低温度下不经过后续纯化处理即可获得孔道干净的ＭＩＬ－１０１．目前，仅考察了用醋酸钠法制备的ＭＩＬ－１０１ＣＯ的有关性能，与用传统方法制备的ＭＩＬ－１０１在ＶＯＣｓ吸附性能的对比未见报道．文中以醋酸钠为添加剂，在１８０℃通过水热法制备金属有机框架ＭＩＬ－１０１，利用扫描电镜（ＳＥＭ）、Ｘ射线衍射仪（ＸＲＤ）、比表面测试仪等对合成的产物进行表征，通过静态吸附法研究其ＶＯＣｓ吸附性能，与在２２０、２１０和２００℃以氢氟酸为添加剂制备的ＭＩＬ－１０１和商业用活性炭的吸附性能进行对比研究，并讨论其他气体对水的吸附选择以及气体吸附循环表现．１ 实验１ １ ＭＩＬ－１０１的合成及纯化处理合成所用药品和试剂均为购买的分析纯，使用时未作进一步提纯，所用水为去离子水．称取４ ００１５ｇＣｒ（ＮＯ３）３·９Ｈ２Ｏ和１ ６６１３ｇＨ２ＢＤＣ于１００ｍＬ烧杯中，取５４ｍＬ去离子水倒入烧杯，再加入０ ４６１４ｇ无水醋酸钠，常温搅拌１ｈ．将溶液倒入反应釜中，１８０℃下反应２８ｈ，自然冷却到室温，过滤，水洗３遍，所得绿色粉末即为ＭＩＬ－１０１，将产物放入烘箱，１５０℃烘干１ｈ．对干燥后的产物进行纯化处理来去除反应时的溶剂．将产物置于圆底烧瓶并浸泡在ＤＭＦ中（每克粉末对应５０ｍＬＤＭＦ），在６０℃下冷凝回流３ｈ，冷却过滤，放入烘箱，１００℃烘干１ｈ以上。
金属有机骨架MIL101材料合成及其应用研究
金属有机骨架MIL101材料合成及其应用研究一、本文概述随着科技的不断进步，新材料的研究与应用日益成为科学研究的热点领域。
其中，金属有机骨架（Metal-Organic Frameworks，简称MOFs）作为一种新型多孔材料，因其独特的结构和性质，在气体储存、分离、催化、药物传递等领域展现出巨大的应用潜力。
尤其是MIL101材料，作为MOFs家族中的一员，其优异的稳定性和大孔容使其成为研究焦点。
本文旨在深入探讨MIL101材料的合成方法、表征手段以及其在多个领域的应用研究进展，以期为未来MIL101材料的进一步应用提供理论支持和实践指导。
本文首先综述了MIL101材料的合成方法，包括溶剂热法、微波辅助合成、机械化学合成等，并对各种方法的优缺点进行了比较。
接着，通过射线衍射、扫描电子显微镜、氮气吸附等手段对合成出的MIL101材料进行表征，以确保其结构和性质的准确性。
在此基础上，本文重点分析了MIL101材料在气体储存与分离、催化、药物传递等领域的应用研究进展，总结了其在实际应用中的优势和挑战。
本文展望了MIL101材料未来的研究方向和应用前景，以期推动该领域的发展。
二、MIL101材料的合成方法金属有机骨架（MOFs）是一类由金属离子或金属离子簇与有机配体通过配位键连接形成的多孔晶体材料。
MIL101，作为MOFs家族中的一员，因其独特的结构和性质，在气体存储、分离、催化等多个领域表现出广阔的应用前景。
本章节将详细介绍MIL101材料的合成方法。
MIL101的合成通常涉及溶剂热法，这是一种在溶剂中加热反应混合物以促进晶体生长的方法。
将所需的金属盐和有机配体按照特定的摩尔比例溶解在适当的溶剂中，如N,N-二甲基甲酰胺（DMF）或二甲基亚砜（DMSO）。
随后，将混合溶液转移到密封的反应釜中，在高温（通常为200-250℃）下进行反应。
在反应过程中，金属离子与有机配体通过配位作用自组装形成MIL101晶体。
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项目名称：
高效多孔金属有机骨架MIL-101材料的合成及吸附性能研究
来源：
第十二届―挑战杯‖作品
小类：
能源化工
大类：
自然科学类学术论文
简介：
本文采用一步法无需后续活化处理，合成纯净的金属有机骨架MIL-101材料；分析了其表面积
及孔体积，并测定了氮气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、丙烯等气体在MIL-101上的吸附性能。
结果表明MIL-101是一种高比表面的多微孔材料。
MIL-101对气体的吸附性能结果显示：MIL-101
能从混合气体中高效吸附分离一氧化碳、二氧化碳；并对丙烯丙烷具有很大的吸附量，有望成
为新一代高效吸附分离及气体储存材料。
详细介绍：
金属有机骨架（MOFs）材料是上世纪九十年代才被首次合成并发表出来的新型多孔材料，而其
中MIL-101材料作为金属有机骨架的一种是在2005年由Ferey课题组首次报道出来的。
通过大
量文献阅读与性能对比分析发现，MIL-101不但具有较轻的骨架密度、超大的比表面积以及骨
架中含有大量不饱和金属活性位的特点，而且克服了传统金属有机骨架材料稳定性差的缺陷，
所以我们选择MIL-101作为气体吸附分离的研究材料。
我们首先以MIL-101合成方法的改进作
为研究重点，以将MIL-101材料低成本、规模化生产作为目标，最终突破性地研发出MIL-101
的一步合成法。
相比于以往的合成方法，本方法不需要繁琐的后续活化处理过程，一步即可合
成出纯净的MIL-101材料。
因省去了后续繁琐纯化处理方式，改进了合成技术，从而大大的节
约了生产时间与生产的成本。
接着，本文用77K液氮温度下氮气吸附等温线分析MIL-101的比
表面积及孔结构，结果表明所获得的MIL-101材料比表面积达3242 m2/g，微孔容积为1.78
cm3/g，是一种高比表面的多孔材料。
在国外其它合成MIL-101的方法中，都有较繁琐的后续
纯化处理，所以本文所研发的一步合成法在工业应用方面有着明显的优势，做到了―实用性‖与―先
进性‖相结合，具有良好的应用前景。
通过测定常温（298K）下MIL-101的吸附等温线，可得
MIL-101吸附一氧化碳的容量达44.2cm3/g，而氮气的吸附量仅为4.5cm3/g，相差近10倍。
其分离系数高，能够含氮气体中选择性地高效分离出一氧化碳，这样在同样的吸附条件下，所
需的吸附剂量可减少数倍，提高了过程的节能减排效果。
该材料对于二氧化碳的吸附量为
48.9cm3/g，而对甲烷的吸附量仅为10.7cm3/g，相差接约4.5倍，可以选择性吸附分离出二
氧化碳，因而可应用于天然气的除杂预处理。
另外，根据所测得的常温（298K）下丙烯、丙烷
吸附等温线数据，表明其吸附量高达195.8cm3/g和170.9cm3/g，也可应用于高效储存烯烃、
烷烃。
综上所述，金属有机骨架MIL-101材料有望成为新一代高效吸附分离及气体储存材料；
一步法合成方法具有广阔的市场前景和经济效益。
(收起)
撰写目的和基本思路
撰写的目的：对于MIL-101的合成方法进行改进，使其适合规模化生产及其气体吸附分离性能。
基本思路：1.分析现有的MIL-101合成方法，并进行技术改进，创新地研发出一步合成法，直接合成纯净的MIL-101。
2.对于所合成的MIL-101 的结构进行分析，并与文献数据进行对比；3.考
查各种纯气体298K下MIL-101的吸附性能，研究几个特定系统中的吸附分离效果，分析了其应
用前景。
科学性、先进性及独特之处
金属有机骨架MOFs的合成与应用还处于起步阶段，其中MIL—n系列材料在前几年才合成出来。
本文通过性能对比分析，选取了超大比表面积，稳定性好，含有大量不饱和金属位的MIL-101作为研究对象，并考察其气体吸附性能。
通过对MIL-101的合成方法进行重点研究，创新地研发出MIL-101的一步合成法，不需后续的活化处理，直接得到纯净MIL-101。
因省去后续处理，大大
节约生产成本，适合规模化工业生产。
应用价值和现实意义
1、本课题研发出一步合成法，方法简单，制备成本低，可应用于规模化工业生产；简化了合成工
艺，解决了制备过程复杂、能耗高等问题；2、所制备的MIL-101选择性高，吸附容量大，可从含氮气中高效分离出一氧化碳，提高了过程效果。
有望用于合成气的净化处理和钢铁厂高炉尾气等过程中的一氧化碳回收；3、MIL-101还可应用于天然气的净化预处理及高效储存烯烃、烷烃，具有广阔的市场前景和经济效益。
学术论文摘要
采用水热合成法不经任何后续活化处理一步合成纯净的金属有机骨架MIL-101材料；用77K液氮温度下氮气吸附等温线分析MIL-101的比表面积及孔结构；测定常温（298K）下氮气、氧气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、丙烯和丙烷气体在MIL-101上的吸附性能。
结果表明MIL-101的BET 比表面积达3242 m2/g，微孔容积为1.78 cm3/g，是一种高比表面的多孔材料。
各气体的吸附性能结果表明：MIL-101结构中不饱和金属Cr3+提供的活性位能从混合气体中高效吸附分离CO、
CO2，并且对丙烯、丙烷具有很大的吸附量，有望成为新一代高效吸附分离及气体储存材料。
(收起)
获奖情况
无
鉴定结果
无
参考文献
1.Catalytic properties of MIL-101 Chem. Commun., 2008, 4192–4194
2.Gas Adsorption
Properties of the Chromium-Based Metal Organic Framework MIL-101 J. Phys. Chem. C 2009,
113, 6616–662 3.Adsorption of methane on porous metal carboxylates Journal of Industrial and Engineering Chemistry 15 (2009) 674–676 4.Facile Purification of Porous Metal Terephthalates
with Ultrasonic Treatment in the Presence of Amides Chem. Eur. J. 2009, 15, 11730-11736(收起)
同类课题研究水平概述
国外关于MOFs的研究情况目前，国外开展MOFs材料研究的机构较多，他们的研究主要集中在新型MOFs材料的开发以及已有MOFs材料的改性上。
早在1995年，美国密歇根大学Yaghi研究小组就选择不同的有机分子与Cu(Ⅱ)和Zn(II)络合，形成结构不同的MOFs。
后来他们突破二价金属的限制，选择三价的钒、铁、铝、铬等金属与对苯二甲酸、均苯三酸合成了结构性质独特的MOFs。
它们相对于传统吸附材料，具有高孔性、比表面积大、合成方便、骨架规模大小可变以及可根据目标要求作化学修饰、结构丰富等优点。
MIL-n系列材料是金属有机骨架MOFs中的一种。
从20世纪90年代开始, 法国拉瓦锡研究所的Ferey研究小组就选择了一系列镧系金属和过渡金属元素与戊二酸、琥珀酸等二羧酸配体合成出MIL-n系列材料。
在MIL-n系列材料中，MIL-101具有较轻的骨架密度和超大的比表面积，骨架中含有大量不饱和金属活性位，而且克服了传统金属有机骨架材料稳定性差的缺陷，在气体分离、催化及储存方面显示出诱人的应用前景。
目前国外对于MIL-101的研究主要集中在气体吸附以及工业催化方面，同时也有少数研究者对其合成过程作了探讨。
但现有的工作不全面、深入，需要更多研究者关注。
国内关于MOFs的研究情况目前国内外关于MIL-101的研究主要集中在气体吸附以及催化方面。
在气体吸附方面，国内已有很多企业以及研究所等对于不同气体如CO,CO2,CH4,N2等在MIL-101上的吸附性能进行研究。
华东理工大学就曾研究了MIL-101的合成及其对有机挥发性化合物（VOCs）污染物的吸附/脱附性能，结果表明与传统吸附材料相比，MIL-101材料不仅对甲苯有很高的吸附容量和吸附速率,而且又能使甲苯较容易脱附，是一种很有前景的吸附VOCs材料。
在催化方面，上海师范大学化学系以及复旦大学化学系曾采用浸渍还原的方法制备了不同Pd负载量的Pd/MIL-101催化剂，并应用于水介质中吲哚化合物的合成。
与传统的Pd/MCM-41相比，该材料具有优越的催化性能。
虽然国内相关MIL-101的研究越来越多，但是主要还是集中在应用方面，对于其合成过程的考察与优化很少，更缺乏低成本、规模化生产的研究。
(收起)。