《金屬有機骨架離子交換劑富集分離重金屬離子研究》是依託北京工業大學，由俞嘉梅擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：金屬有機骨架離子交換劑富集分離重金屬離子研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：俞嘉梅
- 依託單位：北京工業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
重金屬離子的富集分離不僅是當今環保領域的重要課題，也對重金屬資源循環利用具有重要意義。離子交換法是富集分離重金屬離子的重要手段。傳統多孔離子交換劑因其結構和性質的可控調節性較低，難以針對目標離子的特性進行有效最佳化，因而對重金屬離子的吸附量和選擇性較低，分離效果較差。MOFs作為一類新興多孔材料，具有比表面積大、結構與孔性質易調等優勢，在重金屬富集分離上具有極大套用潛力。由於MOFs結構複雜且多樣、活性基團種類繁多，純粹採用實驗方法很難對其重金屬離子富集分離性能進行系統研究。基於此，本項目擬在申請人近年科研工作的基礎上，充分發揮計算模擬和實驗結合的優勢，利用計算模擬篩選出對某些重金屬離子（汞、鎘、鉛、鉻、砷）具有選擇性分離功效的活性基團和交換離子，指導實驗有目的、有針對性的合成或修飾MOFs，通過調節MOFs的孔結構、表面功能團及活性點等，設計製備對以上離子具有高分離富集性能的新離子交換劑。
結題摘要
重金屬離子（如：汞、鎘、砷等）的富集分離是當今環保領域的重要研究課題。MOFs作為一類新興多孔材料，具有比表面積大、結構與孔性易調等優勢，在重金屬富集分離上具有極大套用潛力。本項目從配體和金屬節點設計入手，設計合成了系列具有不同孔腔大小、形狀和特定官能團的MOFs，並對其重金屬吸附分離性能進行了研究。結果發現由後修飾功能化得到的兩例巰基化MOFs，UiO-66-SH和MIL-101-SH均具有較好的吸附水溶液中Hg離子的能力，其中UiO-66-SH對汞離子最大吸附量可達490.98mg/g。通過計算吸附參數，初步判斷此吸附過程遵循Langmuir吸附機理。此外，UiO-66-SH和MIL-101-SH均對汞離子表現出良好的吸附選擇性和重複利用性。這些材料在工業污水處理領域具有潛在套用前景。在本項目資助下，相關研究結果共發表SCI 收錄論文4 篇（全部為一區論文），授權中國發明專利1 項，另有3項處於申請狀態。項目執行期內培養碩士研究生5名，1名碩士生的畢業論文獲“北京工業大學優秀碩士學位論文”。
