UIO-67材料的制备及其在水溶液中吸附亚甲基蓝染料
沈燕琼1，高永强2，杨青松2，全勇*1，李启彭*2
(1.昭通市农产品质量安全中心，云南昭通 657000；2.昭通学院，云南昭通 657000)
摘要
采用水热法制备UIO-67材料，使用X-射线粉末衍射仪、扫描电子显微镜和比表面积与孔隙度分析仪等手段对其进行结构表征。采用紫外可见分光光度法设计了单因素吸附实验，对UIO-67材料在水溶液中吸附亚甲基蓝染料进行研究。UIO-67材料在水溶液中吸附亚甲基蓝的最佳条件为：初始浓度为4 μg/mL，UIO-67材料用量为10 mg和溶液pH值为7.03。通过动力学模型和热力学模型分析整个吸附过程，结果表明UIO-67材料在水溶液中吸附亚甲基蓝的过程符合二级动力学模型和Freundlich模型。
引言 金属有机骨架材料（MOFs）是由金属离子或金属簇与有机配体自组装而形成的具有周期性网状结构的晶态多孔材料[1, 2]。MOFs材料具有框架结构可调、孔隙率高、比表面积大和合成过程简单等优点，被广泛应用于气体吸附分离与储存、催化、药物缓释、荧光和磁性等领域[3-5]。然而，在实际应用中将面临各种恶劣的环境，要求MOFs材料具有高的热稳定和化学稳定性。到目前为止，只有少量的MOFs材料具有高的热稳定性和化学稳定性[6, 7]。因此，制备高稳定MOFs材料及其在环境污染治理中的应用具有重要的研究意义。 亚甲基蓝是一种水溶性有机染料，其水溶液呈碱性且有毒（可导致人体心率加快，恶心、呕吐等症状），颜色较深难以去除[8-11]。目前，亚甲基蓝废液主要采用降解法、混凝法、氧化法和吸附法等进行处理，其中吸附法具有简便、高效和脱色效果明显等优点[8-11]。 与其它MOFs材料相比，UIO-67材料具有孔径大、比表面积大且在水溶液中具有良好的热稳定性和化学稳定性，被广泛的研究。然而UIO-67材料作为吸附剂用于有机染料吸附的研究还很少[12-17]。本文采用水热法制备UIO-67材料，并将其作为吸附剂应用于吸附亚甲基蓝染料，探索其最佳吸附条件、吸附过程的动力学和热力学模型。 目录 1 实验部分 1.1 主要仪器与试剂 1.2 实验方法 1.2.1 亚甲基蓝标准曲线的绘制 1.2.2 UIO-67材料的制备及表征 1.2.3 亚甲基蓝最佳吸附条件探究 1.2.4 亚甲基蓝吸附动力学探究 1.2.5 亚甲基蓝吸附热力学探究 2 结果与讨论 2.1 UIO-67材料的表征 1. 实验；2. 模拟 图1 UIO-67材料的粉末衍射图 Fig.1 XRD Pattern of UIO-67 material 图2 UIO-67材料的SEM图 Fig.2 SEM Pattern of UIO-67 material 2.2 亚甲基蓝最佳吸附条件探究 2.3 亚甲基蓝吸附动力学探究 曲线1～5的亚甲基蓝溶液浓度分别为： 4、6、8、10、12 μg/mL 图3 二级动力学拟合曲线 Fig.3 Second-order dynamic fit curve 2.4 亚甲基蓝吸附热力学探究 图4 Freundlich吸附等温线 Fig.4 Freundlich adsorption isotherm 3 结论
结论 采用水热法制备了UIO-67材料，对其进行表征，并通过设计单因素吸附实验研究UIO-67材料对水溶液中亚甲基蓝的吸附。最后，获得UIO-67材料在水溶液中吸附亚甲基蓝的最佳条件。通过动力学模型和热力学模型对整个吸附过程进行分析，结果表明UIO-67材料在水溶液中吸附亚甲基蓝的吸附过程符合二级动力学模型和Freundlich模型。
