基于金屬-有機骨架化合物(HKUST-1)復(fù)合材料的制備及其降解芥子氣的性能研究.pdf

1、硫芥(sulfur mustard，HD)又稱芥子氣，是當(dāng)前使用最普遍的一種糜爛性毒劑，曾被稱為“毒劑之王”，因此研究可快速降解HD的降解材料是當(dāng)前的研究熱點。本文所取得的主要成果如下:
　　1.通過水熱法，離子交換法和煅燒法制備了四種降解HD的催化劑PMo10V2O40@HKUST-1，表征進行了它們的結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)研究了四種催化劑對HD的降解性能。
　　(1)催化劑的制備及表征:
　?、俅呋瘎?:[(CH3)4N]5P

2、Mo10V2O40[Cu2(C9H3O6)4/3(H2O)2]6·36H2O([(CH3)4N]5PMo10V2O40@HKUST-1)，選擇對HD具有氧化降解性能的磷鉬釩酸(H5PMo10V2O40)以及合成HKUST-1的起始原料（硝酸銅和均苯三甲酸）為原料，通過水熱法制備得到。
　?、诖呋瘎?:[(CH3)4N]4AgPMo10V2O40[Cu2(C9H3O6)4/3(H2O)2]6·36H2O([(CH3)4N]4AgPM

3、o10V2O40@HKUST-1)，利用離子交換法，將催化劑1浸漬在硝酸銀溶液中，銀離子部分取代了催化劑1中的(CH3)4N+陽離子制備得到。
　?、鄞呋瘎?'和催化劑2':將催化劑1和2分別在120℃煅燒2h制備得到。
　?、艽呋瘎┑谋碚?通過紅外光譜，粉末X-射線衍射，熱重，元素分析，掃描電鏡，BET等方法表征了四種催化劑的結(jié)構(gòu)，解析了催化劑1的單晶結(jié)構(gòu)。
　　(2)催化劑對HD降解性能的研究:
　　研究了催

4、化劑用量、降解時間等因素對HD降解性能的影響，研究了催化劑的循環(huán)使用性能以及催化劑對HD的降解機理。
　　結(jié)果表明四種催化劑對HD的降解能力為:催化劑2'＞催化劑2＞催化劑1'＞催化劑1;催化劑1'和2'催化降解HD的最優(yōu)條件為:催化劑用量:80mg，降解時間:2h; HD濃度:0.115g/ml石油醚。催化動力學(xué)研究發(fā)現(xiàn)催化劑1'和2'對HD的降解反應(yīng)均為一級反應(yīng)，半衰期分別為66.44min和45.35min; GC/MS分析

5、結(jié)果表明兩種催化劑對芥子氣的降解經(jīng)歷了水解和氧化雙降解過程。
　　2.(HKUST-1)n@TiO2的制備及催化降解HD性能研究:
　　(1)催化劑的制備:首先通過溶劑熱法，均苯三甲酸與納米TiO2反應(yīng)，在納米TiO2表面修飾了羧基。之后通過層層自組裝的方法，在表面修飾了羧基的納米TiO2上成功負載了不同負載量的HKUST-1，記作(HKUST-1)n@TiO2(n為循環(huán)負載次數(shù))。
　　(2)催化劑的表征:通過紅外光

6、譜，粉末X-射線衍射，熱重，元素分析，掃描電鏡，BET等方法對該材料的結(jié)構(gòu)進行了表征。
　　(3)催化劑對HD的催化性能研究:系統(tǒng)研究了(HKUST-1)n@TiO2復(fù)合材料對芥子氣(HD)的降解性能，結(jié)果表明HD的降解率隨著HKUST-1負載量的增加而增大，循環(huán)負載8次HKUST-1的(HKUST-1)8@TiO2復(fù)合材料催化降解HD時降解率最大，之后隨著HKUST-1負載量的增加，(HKUST-1)n@TiO2復(fù)合材料對HD的