《基於Fe-MOFs的催化劑構建及催化過硫酸鹽降解有機物研究》是依託濟南大學，由國偉林擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於Fe-MOFs的催化劑構建及催化過硫酸鹽降解有機物研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：國偉林
- 依託單位：濟南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
基於硫酸自由基（SO4•-）的高級氧化技術是處理水中生物難降解有機物的新技術，但現有的過硫酸鹽催化分解反應較慢，如何高效快速形成SO4•-是研究的熱點和難點。對鐵基金屬有機骨架材料（Fe-MOFs）的金屬節點進行修飾以提高催化性能，在孔道中組裝第二活性組分納米Fe3O4，產生限域效應進一步提高催化性能；同時，在有機配體上嫁接氧化還原活性基團作為氧化還原介體，促進金屬節點和Fe3O4中Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)循環，並發揮MOFs強大的吸附性能，構建具有催化、吸附和電子轉移性能的高效多功能催化劑。研究催化劑結構、組成及反應條件對催化活性的影響；明晰氧化還原介體作用機理，識別影響催化性能的關鍵因素；建立自由基形成動力學模型，確定SO4•-形成速率，評價催化劑活性；考察有機物降解性能，解析中間產物，揭示催化過硫酸鹽降解有機物機理。為該技術在飲用水及污水深度處理的實際套用提供理論支持。
結題摘要
鐵基MILs系列材料已成為多相催化領域研究最為廣泛的MOFs材料之一。本項目通過對Fe-MILs的金屬節點、有機配體和孔道進行修飾，引入多種活性中心，構建具有協同效應的高效多功能催化劑。採用溶劑熱法製備了一系列MIL(Fe)催化劑（如MIL-101、MIL-100、MIL-53和MIL-88B等）、核殼結構的Fe3O4@MIL-101(Fe)和CoxFe3-xO4@MOF-5複合材料，並將蒽醌-2-磺酸鈉（AQS）、二茂鐵（Fc）和間苯二酚等氧化還原介體嫁接到MOFs的配體上，成功製備了MIL-101(Fe)-AQS、MIL-101(Fe)-Fc和MIL-101(Fe)-Q催化劑，採用XRD、SEM、TEM、XPS和FTIR等手段進行表征；以雙酚A、羅丹明B等作為研究對象，系統研究了Fe-MILs催化劑活化過硫酸鹽的性能、有機物降解影響因素、有機物降解動力學、自由基的主要種類和形成動力學以及降解機理；此外，採用溶劑熱法製備了BiOBr/MIL-88B(Fe)、磷鎢酸@MIL-53(Fe)和AgCl@MIL(Fe)等複合光催化劑，研究了影響光催化性能的因素、主要活性物種和降解機理。上述研究結果對於污水的深度處理提供科學依據和技術支撐。本項目共發表SCI收錄論文12篇，申請國家發明專利11項（已授權7項），提交會議論文6篇，培養碩士研究生7人（已畢業5人）。
