CN109499545A - 用于水相有机染料吸附的zif-8/碳纤维复合材料的制备方法 - Google Patents

用于水相有机染料吸附的zif-8/碳纤维复合材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种用于水相有机染料吸附的ZIF‑8/碳纤维复合材料的制备方法，用硝酸强氧化处理碳纤维布或碳纤维单丝；将ZnO粉末和2‑甲基咪唑按一定摩尔比混合均匀，在室温下进行研磨；将碳纤维布平铺到玻璃板上，盖上一层按二步骤制备的混合粉末，继续研磨，当有均匀的大量粉末从碳纤维布纤丝间透过时，停止研磨，放上第二层和第三层碳纤维布以此类推，重复上述步骤；将磨好的布或者单丝和二步骤混合粉末的混合体上面盖玻璃板，将其用锡纸紧密的包住，用鱼尾夹夹紧，放在烘箱中加热进行反应，一段时间后，可获得负载MOF的碳纤维布或者负载MOF的碳纤维单丝。本发明用于制备水相有机染料吸附的MOF/碳纤维复合材料。

Description

用于水相有机染料吸附的ZIF-8/碳纤维复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于水相有机染料吸附的ZIF-8/碳纤维复合材料的制备 方法。
背景技术
随着科学技术的发展，人们生活水平的提高，由此带来的环境污染也日 益受到广大人民的关注。在各种污染中，水体污染面积最广，也最为严重。 废水色度深、有机污染物含量高、成分复杂、生物毒性大、难生物降解，对 环境污染的危害大。主要危害如下：
(1)废水中的染料能吸收光线，降低水体的透明度，大量消耗水中的氧， 造成水体缺氧，影响水生生物和微生物生长，破坏水体自净，同时易造成视 觉上的污染。
(2)染料废水中毒性大，主要是由于有机染料是由有机芳香族化合物组 成，苯环上的氢被卤素、硝基、胺基取代以后生成的芳香族卤化物、芳香族 硝基化合物、芳香族胺类化学物、联苯等多苯环取代化合物，生物毒性都较 大，部分还是“三致”物质。因此对废水的处理，不但可减轻或避免环境污染， 保护人们身体健康，还可以回收利用处理后的水，节约水资源。
碳纤维“外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，且具有耐腐 蚀、高模量的特性，被广泛的用于航天航空领域，土木工程，电子领域等。 由于碳纤维具有良好的生物相容性、灵活性、和抗微生物分解及化学腐蚀的 能力，因此，碳纤维在实际污水处理中有潜在的应用价值，是一种很有前途 的支撑材料。
ZIF-8是一种易于合成的纳米晶体,具有微孔孔尺寸的ZIF-8由于具有高 比表面积和低的表面能，对污染物有很强的吸附能力，ZIF-8可以通过改变水 体中污染物的迁移趋势和路径，从而改变污染物的污染程度。
发明内容
本发明是要解决染料废水色度深、有机污染物含量高、成分复杂的问题， 以达到能降低水体污染的目的，提供一种用于水相有机染料吸附的ZIF-8/碳纤 维复合材料的制备及应用。
一种用于水相有机染料吸附的ZIF-8/碳纤维复合材料的制备方法，其特征 在于：该方法包括以下步骤：
一、裁剪丙酮去浆的碳纤维布面积为100-400cm2，装入烧杯中，在60-80℃ 浓硝酸中处理4-8小时后，烘干，得到被强氧化处理过生成羧酸根的碳纤维布；
其中，丙酮的体积与碳纤维布的质量比为30-50ml：1-5g，浓硝酸的体积 与碳纤维布的质量比为10-30ml：1-5g；
二、将ZnO粉末和2-甲基咪唑按比例混合均匀，在室温下进行研磨，直 至变为白色细腻粉末为止，得到ZnO粉末和2-甲基咪唑混合物；
其中氧化锌与2-甲基咪唑的摩尔比为：5-15：9.5-28.5；
三、将步骤一得到的被强氧化处理过生成羧酸根的碳纤维布铺在璃板上， 加入ZnO粉末和2-甲基咪唑混合物，继续研磨，直至有均匀的大量ZnO粉末 和2-甲基咪唑混合物从被强氧化处理过生成羧酸根的碳纤维布纤丝间透过 时，停止研磨，放上第二层和第三层被强氧化处理过生成羧酸根的碳纤维布， 重复上述步骤，得到磨好的碳纤维布；所述的被强氧化处理过生成羧酸根的 碳纤维布的层数至少为3层。
其中，被强氧化处理过生成羧酸根的碳纤维布的面积与ZnO粉末和2-甲 基咪唑混合物的质量比为100-400cm2：5-15g。
四、将步骤三磨好的碳纤维布及ZnO粉末和2-甲基咪唑混合物的混合体 上盖一层玻璃板，用三层锡纸紧密包住，用鱼尾夹夹紧，放在160-240℃烘箱 中，加热12-20小时，获得负载ZIF-8的碳纤维复合材料。
所述的步骤四中烘箱的升温速度为5℃/min。
所述的步骤一所用的碳纤维布能用碳纤维单丝代替。
本发明ZIF-8/碳纤维复合材料应用于水相有机染料选择性吸附。
本发明的有益效果：
本发明以氧化锌、2-甲基咪做，斜纹碳纤维布为原材料，制备出水相有机 染料吸附的ZIF-8/碳纤维复合材料，采用通过一步法、无溶剂法、研磨法在 160-200℃中加热合成，室温储存，放置三个月性质不发生变化。扫描电子显 微镜，X射线衍射,红外可证明其稳定性。
本发明通过2-甲基咪唑与硝酸强氧化的碳纤维布上的羧基发生酰基化反 应，生成MOF/碳纤维复合材料。
本发明简单易行，反应时间短，原料成本低且来源广泛，操作简单，具有 较好的吸附性能；所制备的用于染料吸附的ZIF-8/碳纤维复合材料可吸收多种 染料，在分子量相近的情况下，吸附性能与染料带电性相关，染料带正电即 阳离子型染料有很好的吸附性能。以上表明ZIF-8/碳纤维复合材料具有很好的 实用性和在广阔的应用前景。因此，可以利用本发明的ZIF-8/碳纤维复合材料 吸附水相中的有机染料，以达到净化水资源，保护环境的目的。
附图说明
图1是具体实例1制备的ZIF-8/碳纤维复合材料的实物照片。
图2是具体实例1制备的ZIF-8/碳纤维复合材料FT-IR光谱。
图3是具体实例1制备的ZIF-8/碳纤维复合材料XRD谱图。
图4是具体实例1制备的ZIF-8/碳纤维复合材SEM谱图。
图5是具体实例1制备的ZIF-8/碳纤维复合材料EDS谱图。
图6是具体实例1制备的ZIF-8/碳纤维复合材料在相同浓度不同种类的染 料(0-2.3*10-5mol)存在下的紫外光谱图数据图以及吸附量随时间变化曲线 (图片所示染料依次顺序为亚甲基蓝，甲苯胺蓝，结晶紫，罗丹明B，活性 蓝-19，甲基橙)。
图7是具体实例1制备的ZIF-8/碳纤维复合材料吸附染料后的FTIR光 谱。
具体实施方式
实施例1：
一种用于水相有机染料吸附的ZIF-8/碳纤维复合材料的制备方法，包括以 下步骤：
一、裁剪丙酮去浆的碳纤维布面积为100-400cm2，装入烧杯中，在60-80℃ 浓硝酸中处理4-8小时后，烘干，得到被强氧化处理过生成羧酸根的碳纤维布；
其中，丙酮的体积与碳纤维布的质量比为30-50ml：1-5g，浓硝酸的体积 与碳纤维布的质量比为10-30ml：1-5g；
二、将ZnO粉末和2-甲基咪唑按比例混合均匀，在室温下进行研磨，直 至变为白色细腻粉末为止，得到ZnO粉末和2-甲基咪唑混合物；
其中氧化锌与2-甲基咪唑的摩尔比为：5-15：9.5-28.5；
三、将步骤一得到的被强氧化处理过生成羧酸根的碳纤维布铺在璃板上， 加入ZnO粉末和2-甲基咪唑混合物，继续研磨，直至有均匀的大量ZnO粉末 和2-甲基咪唑混合物从被强氧化处理过生成羧酸根的碳纤维布纤丝间透过 时，停止研磨，放上第二层和第三层被强氧化处理过生成羧酸根的碳纤维布， 重复上述步骤，得到磨好的碳纤维布；所述的被强氧化处理过生成羧酸根的 碳纤维布的层数至少为3层。
其中，被强氧化处理过生成羧酸根的碳纤维布的面积与ZnO粉末和2-甲 基咪唑混合物的质量比为100-400cm2：5-15g。
四、将步骤三磨好的碳纤维布及ZnO粉末和2-甲基咪唑混合物的混合体 上盖一层玻璃板，用三层锡纸紧密包住，用鱼尾夹夹紧，放在160-240℃烘箱 中，加热时间为12-20小时，获得负载ZIF-8的碳纤维复合材料。
实施例2：
一种用于水相有机染料吸附的ZIF-8/碳纤维复合材料的制备方法，包括以 下步骤：
一、将丙酮去浆的碳纤维单丝装入烧杯中，在60-80℃浓硝酸中处理4-8 小时后，烘干，得到被强氧化处理过生成羧酸根的碳纤维单丝；
其中，丙酮的体积与碳纤维单丝的质量比为30-50ml：1-5g，浓硝酸的体 积与碳纤维单丝的质量比为10-30ml：1-5g；
二、将ZnO粉末和2-甲基咪唑按比例混合均匀，在室温下进行研磨，直 至变为白色细腻粉末为止，得到ZnO粉末和2-甲基咪唑混合物；
其中氧化锌与2-甲基咪唑的摩尔比为：5-15：9.5-28.5；
三、将步骤二得到的ZnO粉末和2-甲基咪唑混合物铺在璃板上，在ZnO 粉末和2-甲基咪唑混合物中埋入被强氧化处理过生成羧酸根的碳纤维单丝， 其中，被强氧化处理过生成羧酸根的碳纤维单丝的质量与ZnO粉末和2-甲基 咪唑混合物的质量比为：0.1-2：0.25-5；
四、将步骤三得到的碳纤维单丝及ZnO粉末和2-甲基咪唑混合物的混合 体上盖一层玻璃板，用三层锡纸紧密包住，用鱼尾夹夹紧，放在160-240℃烘 箱中，加热时间为12-20小时，获得/ZIF-8碳纤维复合材料。
具体实例1：
一、裁剪丙酮去浆的碳纤维布面积为10*10cm，在80℃用适量浓硝酸处 理4小时后，烘箱烘干，得到被强氧化处理过生成羧酸根的碳纤维布；
二、将ZnO粉末和2-甲基咪唑按比例混合均匀，在室温下进行研磨3小 时，直至变为白色细腻粉末为止，得到ZnO粉末和2-甲基咪唑混合物；
三、将步骤一得到的被强氧化处理过生成羧酸根的碳纤维布铺在边长为 10cm的正方形璃板上，加入10g步骤二得到的ZnO粉末和2-甲基咪唑混合物， 继续研磨1.5h，放上第二层和第三层被强氧化处理过生成羧酸根的碳纤维布， 重复上述步骤；得到磨好的碳纤维布。
四、将步骤三磨好的碳纤维布及ZnO粉末和2-甲基咪唑混合物的混合体 上盖一层玻璃板，用三层锡纸紧密包住，用鱼尾夹夹紧，放在180℃烘箱中， 加热12h小时，可获得负载ZIF-8/碳纤维复合材料。
具体实例1制备的ZIF-8/碳纤维复合材料的实物照片如图1所示，将具有 生物相容性良好、灵活性高、抗微生物分解及化学腐蚀能力强的碳纤维作为 支撑材料与具有微孔结构比表面积和孔体积适宜的且易于合成的ZIF-8纳米 晶体通过共价键的方式结合，制备出对有机染料吸附具有选择性好吸附能力 高的无机纳米复合材料。
ZIF-8/碳纤维复合材料扫描图片如图4所示，图像进一步说明了ZIF-8/碳 纤维复合材料的内部形态。由如图4中A图可以看出，该材料正面并未看见 构成碳纤维布的碳纤维纤丝，只见到堆积平整的ZIF-8纳米晶体，这是由于碳 纤维与ZIF-8相结合后，与碳纤维相连的ZIF-8晶体与未与碳纤维相连的ZIF-8 晶体二次结合，使ZIF-8晶体在该碳纤维布上平整排列，得到ZIF-8晶体薄层。 图4中B图所展示的是ZIF-8/碳纤维复合材料侧面图，由该图可以看出，在 边缘处的碳纤维丝上堆积大量的ZIF-8纳米晶体。图4中C图所展示的是 ZIF-8/碳纤维复合材料被切开后，中间断层处的ZIF-8/碳纤维复合材料的侧面 图，图4中C图可看出在ZIF-8/碳纤维复合材料的内部即碳纤维簇中含有少 量ZIF-8纳米晶体，这是由于在无溶剂法制备ZIF-8/碳纤维复合材料的过程中， ZIF-8纳米晶体分布不均匀导致的。图4中D图所展示的是被强氧化处理过生 成羧酸根的碳纤维纤丝负载ZIF-8纳米粒子的SEM图片，从图片中可以看出， ZIF-8晶体与被强氧化处理过生成羧酸根的碳纤维纤丝紧密结合。
具体实例1制备的ZIF-8/碳纤维复合材料的红外谱图如图2所示，被强氧 化处理过生成羧酸根的碳纤维布与未被强氧化处理过生成羧酸根的碳纤维布 红外谱图对比可知，在1730cm-1处，被强氧化处理过生成羧酸根的碳纤维布 红外谱图中出现典型的羧基伸缩振动峰，这意味着碳纤维经硝酸强氧化处理 后，会在碳纤维表面生成羧酸根。将ZIF-8/碳纤维复合材料与ZIF-8纳米晶体 和被强氧化处理过生成羧酸根的碳纤维布红外谱图对比可看出，ZIF-8/碳纤维 复合材料在1699cm-1处出现了酰基的伸缩振动峰，这是由于碳纤维上的羧基 与ZIF-8晶体中的咪唑基团中的N原子发生酰基化反应，生成酰基，导致羧 基红外吸收波长向短波方向移动。因此，图2红外谱图可以有效的说明被强 氧化处理过生成羧酸根的碳纤维布与ZIF-8纳米晶体以共价键的方式有效结 合。
具体实例1制备的ZIF-8/碳纤维复合材料的X射线衍射谱图如图3所示， 该谱图展示了ZIF-8纳米晶体，被强氧化处理过生成羧酸根的碳纤维布以及ZIF-8/碳纤维复合材料的一些特征衍射峰，由ZIF-8/碳纤维复合材料与被强氧 化处理过生成羧酸根的碳纤维布和ZIF-8纳米晶体的特征峰对比可得出，被 强氧化处理过生成羧酸根的碳纤维布与ZIF-8纳米晶体成功结合，且被强氧化 处理过生成羧酸根的碳纤维布通过共价键结合与ZIF-8纳米晶体结合并不会 影响ZIF-8纳米晶体本身的结晶度和结构。
具体实例1制备的ZIF-8/碳纤维复合材料用于水相中多种染料吸附实验 结果数据图如图6所示，其中被用于吸附实验的6种染料溶液即亚甲基蓝溶 液，甲苯胺蓝溶液，结晶紫溶液，罗丹明B溶液，活性蓝-19溶液，甲基橙溶 液的浓度均为2.03×10-5mol/L。从图6中六幅染料被ZIF-8/碳纤维复合材料吸 附前后的紫外对比图可以看出，在相同浓度下，甲苯胺蓝，结晶紫，亚甲基 蓝三种染料溶液紫外发光强度变化显著，且在300分钟时，甲苯胺蓝，结晶 紫，亚甲基蓝三种染料浓度降至最低，说明ZIF-8/碳纤维复合材料对甲苯胺蓝，结晶紫，亚甲基蓝三种染料具有显著的吸收能力。而罗丹明B，活性蓝-19， 甲基橙三种染料溶液的紫外吸收变化稍微明显，在300分钟内溶液中染料浓 度没有降到最低，说明ZIF-8/碳纤维复合材料在一定时间范围内可以实现对染 料的选择性吸收。
具体实例1制备的ZIF-8/碳纤维复合材料用于水相中多种染料的吸附后 的ZIF-8/碳纤维复合材料的红外谱图如图7所示，从该红外谱图的对比可以看 出，六种吸附了染料的ZIF-8/碳纤维复合材料的红外谱图没有明显的新峰出 现，一方面可能是由于ZIF-8/碳纤维复合材料吸附的染料的量较少，导致在红 外谱图中没有新峰出现；另一方面是由于染料与ZIF-8/碳纤维复合材料是通过 静电相互作用结合的，导致在红外谱图中没有新峰出现。
实施例1制备的ZIF-8/碳纤维复合材料EDS谱图如图5所示。
实施例1ZIF-8/碳纤维复合材料在700分钟内的染料变化谱图如图7所 示。
具体实例2：
一、裁剪丙酮去浆的碳纤维布面积为10×10cm的正方形，装入烧杯中， 在60℃浓硝酸中处理5小时后，烘干，得到被强氧化处理过生成羧酸根的碳 纤维布；
二、将总质量为8g的ZnO粉末和2-甲基咪唑按摩尔比为1:2混合均匀， 在室温下进行研磨4h，得到ZnO粉末和2-甲基咪唑混合物；
三、将步骤一得到的被强氧化处理过生成羧酸根的碳纤维布平铺到边长 为10厘米的正方形璃板上，加入8g步骤二中ZnO粉末和2-甲基咪唑混合物， 继续研磨2h，放上第二层和第三层碳纤维布，重复上述步骤，得到磨好的碳 纤维布。
四、将步骤三磨好的碳纤维布及ZnO粉末和2-甲基咪唑混合物的混合体 上盖一层玻璃板，用三层锡纸紧密包住，用鱼尾夹夹紧，放在180℃烘箱中， 加热10h小时，可获得负载ZIF-8/碳纤维复合材料。
本实施例制备的复合材料具有较好的稳定性，在室温中储存可以放置3 个月性质不发生变化。
具体实例3：
一、裁剪丙酮去浆的碳纤维布边长为20×20cm的正方形，装入烧杯中， 在80℃浓硝酸中处理5小时后，烘干，得到被强氧化处理过生成羧酸根的碳 纤维布；
二、将总质量为7g的ZnO粉末和2-甲基咪唑按摩尔比为5:9.5混合均匀， 在室温下进行研磨4h，得到ZnO粉末和2-甲基咪唑混合物；
三、将步骤一被强氧化处理过生成羧酸根的碳纤维布平铺到边长为20cm 的正方形璃板上，加入7g步骤二混合粉末，继续研磨1.5h，放上第二层和第 三层碳纤维布，重复上述步骤,得到磨好的碳纤维布。
四、将步骤三磨好的碳纤维布及ZnO粉末和2-甲基咪唑混合物的混合体 上盖一层玻璃板，用三层锡纸紧密包住，用鱼尾夹夹紧，放在200℃烘箱中， 加热24h小时，可获得负载ZIF-8/碳纤维复合材料。
本实施例制备的复合材料具有较好的稳定性，在室温中储存可以放置3 个月性质不发生变化。

Claims (5)

1.一种用于水相有机染料吸附的ZIF-8/碳纤维复合材料的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
一、裁剪丙酮去浆的碳纤维布面积为100-400cm2，装入烧杯中，在60-80℃浓硝酸中处理4-8小时后，烘干，得到被强氧化处理过生成羧酸根的碳纤维布；
其中，丙酮的体积与碳纤维布的质量比为30-50ml：1-5g，浓硝酸的体积与碳纤维布的质量比为10-30ml：1-5g；
二、将ZnO粉末和2-甲基咪唑按比例混合均匀，在室温下进行研磨，直至变为白色细腻粉末为止，得到ZnO粉末和2-甲基咪唑混合物；
其中氧化锌与2-甲基咪唑的摩尔比为：5-15：9.5-28.5；
三、将步骤一得到的被强氧化处理过生成羧酸根的碳纤维布铺在璃板上，加入ZnO粉末和2-甲基咪唑混合物，继续研磨，直至有均匀的大量ZnO粉末和2-甲基咪唑混合物从被强氧化处理过生成羧酸根的碳纤维布纤丝间透过时，停止研磨，放上第二层和第三层被强氧化处理过生成羧酸根的碳纤维布，重复上述步骤，得到磨好的碳纤维布；
其中，被强氧化处理过生成羧酸根的碳纤维布的面积与ZnO粉末和2-甲基咪唑混合物的质量比为100-400cm2：5-15g；
四、将步骤三磨好的碳纤维布及ZnO粉末和2-甲基咪唑混合物的混合体上盖一层玻璃板，用三层锡纸紧密包住，用鱼尾夹夹紧，放在160-240℃烘箱中，加热12-20小时，获得负载ZIF-8的碳纤维复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种用于水相有机染料吸附的ZIF-8/碳纤维复合材料的制备方法，其特征在于：所述的被强氧化处理过生成羧酸根的碳纤维布的层数至少为3层。
3.一种用于水相有机染料吸附的ZIF-8/碳纤维复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
一、将丙酮去浆的碳纤维单丝装入烧杯中，在60-80℃浓硝酸中处理4-8小时后，烘干，得到被强氧化处理过生成羧酸根的碳纤维单丝；
其中，丙酮的体积与碳纤维单丝的质量比为30-50ml：1-5g，浓硝酸的体积与碳纤维单丝的质量比为10-30ml：1-5g；
二、将ZnO粉末和2-甲基咪唑按比例混合均匀，在室温下进行研磨，直至变为白色细腻粉末为止，得到ZnO粉末和2-甲基咪唑混合物；
其中氧化锌与2-甲基咪唑的摩尔比为：5-15：9.5-28.5；
三、将步骤二得到的ZnO粉末和2-甲基咪唑混合物铺在璃板上，在ZnO粉末和2-甲基咪唑混合物中埋入被强氧化处理过生成羧酸根的碳纤维单丝，其中，被强氧化处理过生成羧酸根的碳纤维单丝的质量与ZnO粉末和2-甲基咪唑混合物的质量比为：0.1-2：0.25-5；
四、将步骤三得到的碳纤维单丝及ZnO粉末和2-甲基咪唑混合物的混合体上盖一层玻璃板，用三层锡纸紧密包住，用鱼尾夹夹紧，放在160-240℃烘箱中，加热时间为12-20小时，获得/ZIF-8碳纤维复合材料。
4.根据权利要求1或3所述的一种用于水相有机染料吸附的ZIF-8/碳纤维复合材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤四中烘箱的升温速度为5℃/min。
5.如权利要求1或3所述方法制备的用于水相有机染料吸附的ZIF-8/碳纤维复合材料，其特征在于：用于选择性吸附阳离子染料。
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110714330A (zh) * 2019-09-29 2020-01-21 南京理工大学 多尺度碳纤维、增强增韧环氧复合材料及其制备方法
CN111068622A (zh) * 2019-12-30 2020-04-28 葛洲坝中固科技股份有限公司 一种多孔吸附材料及其制备方法
CN111250171A (zh) * 2020-02-25 2020-06-09 南通大学 一种腈纶基光催化材料的制备方法
CN111647167A (zh) * 2020-05-15 2020-09-11 华北电力大学 一种新型金属有机框架材料Zn-MOF及其合成方法、应用
CN111663335A (zh) * 2020-06-17 2020-09-15 苏州科技大学 一种柔性光/电-热双响应相变布制备方法
CN112473629A (zh) * 2020-11-10 2021-03-12 武汉理工大学 一种负载金属有机框架的柔性材料及其制备方法和应用
CN111892715B (zh) * 2020-08-13 2021-04-16 广东泰金智能包装有限公司 一种金属有机框架材料及其制备方法和应用
CN113068881A (zh) * 2020-12-25 2021-07-06 北京理工大学 一种高效杀灭细菌、真菌的口罩
CN113089326A (zh) * 2020-12-25 2021-07-09 北京理工大学 一种高效杀灭细菌、真菌的防护服
CN113231029A (zh) * 2021-05-28 2021-08-10 南通大学 一种具有高效脱色性能的活性炭纤维功能材料的制备方法
CN113563599A (zh) * 2021-08-06 2021-10-29 成都理工大学 一种片状纳米zif-8材料及其合成方法与应用

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130023402A1 (en) * 2006-02-28 2013-01-24 The Regents Of The University Of Michigan Preparation of Functionalized Zeolitic Frameworks
CN105348198A (zh) * 2015-09-29 2016-02-24 中能科泰（北京）科技有限公司 金属有机骨架膜及其制备方法
CN105480973A (zh) * 2015-12-14 2016-04-13 河北工业大学 一种高效制备棉基中孔活性炭纤维的方法
CN105951304A (zh) * 2016-06-24 2016-09-21 华南理工大学 一种zif-8/聚乙烯醇复合纳米纤维膜及其制备方法和应用
CN105964238A (zh) * 2016-07-26 2016-09-28 宁波大学 一种多孔碳包覆ZnO纳米复合材料及其制备方法
CN106674118A (zh) * 2016-12-21 2017-05-17 北京林业大学 Zif‑8吸附材料的制备及用于孔雀石绿水溶液脱色的应用
CN108067306A (zh) * 2018-01-10 2018-05-25 南开大学 一种Pt/ZIF-8@Al2O3催化剂的制备方法及其在催化加氢反应中的应用
WO2018197715A1 (en) * 2017-04-28 2018-11-01 Cambridge Enterprise Limited Composite metal organic framework materials, processes for their manufacture and uses thereof
CN108948709A (zh) * 2018-06-22 2018-12-07 安徽酷米智能科技有限公司 一种手机外壳用复合材料的制备方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130023402A1 (en) * 2006-02-28 2013-01-24 The Regents Of The University Of Michigan Preparation of Functionalized Zeolitic Frameworks
CN105348198A (zh) * 2015-09-29 2016-02-24 中能科泰（北京）科技有限公司 金属有机骨架膜及其制备方法
CN105480973A (zh) * 2015-12-14 2016-04-13 河北工业大学 一种高效制备棉基中孔活性炭纤维的方法
CN105951304A (zh) * 2016-06-24 2016-09-21 华南理工大学 一种zif-8/聚乙烯醇复合纳米纤维膜及其制备方法和应用
CN105964238A (zh) * 2016-07-26 2016-09-28 宁波大学 一种多孔碳包覆ZnO纳米复合材料及其制备方法
CN106674118A (zh) * 2016-12-21 2017-05-17 北京林业大学 Zif‑8吸附材料的制备及用于孔雀石绿水溶液脱色的应用
WO2018197715A1 (en) * 2017-04-28 2018-11-01 Cambridge Enterprise Limited Composite metal organic framework materials, processes for their manufacture and uses thereof
CN108067306A (zh) * 2018-01-10 2018-05-25 南开大学 一种Pt/ZIF-8@Al2O3催化剂的制备方法及其在催化加氢反应中的应用
CN108948709A (zh) * 2018-06-22 2018-12-07 安徽酷米智能科技有限公司 一种手机外壳用复合材料的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YIFA CHEN等: "A Solvent-Free Hot-Pressing Method for Preparing Metal-Organic-Framework coatings", 《ANGEWANDTE CHEMIE INTERNATIONAL EDITION》 *

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110714330B (zh) * 2019-09-29 2022-03-15 南京理工大学 多尺度碳纤维、增强增韧环氧复合材料及其制备方法
CN110714330A (zh) * 2019-09-29 2020-01-21 南京理工大学 多尺度碳纤维、增强增韧环氧复合材料及其制备方法
CN111068622A (zh) * 2019-12-30 2020-04-28 葛洲坝中固科技股份有限公司 一种多孔吸附材料及其制备方法
CN111250171A (zh) * 2020-02-25 2020-06-09 南通大学 一种腈纶基光催化材料的制备方法
CN111250171B (zh) * 2020-02-25 2022-12-09 南通大学 一种腈纶基光催化材料的制备方法
CN111647167A (zh) * 2020-05-15 2020-09-11 华北电力大学 一种新型金属有机框架材料Zn-MOF及其合成方法、应用
CN111663335A (zh) * 2020-06-17 2020-09-15 苏州科技大学 一种柔性光/电-热双响应相变布制备方法
CN111663335B (zh) * 2020-06-17 2022-11-11 苏州科技大学 一种柔性光/电-热双响应相变布制备方法
CN111892715B (zh) * 2020-08-13 2021-04-16 广东泰金智能包装有限公司 一种金属有机框架材料及其制备方法和应用
CN112473629A (zh) * 2020-11-10 2021-03-12 武汉理工大学 一种负载金属有机框架的柔性材料及其制备方法和应用
CN113089326A (zh) * 2020-12-25 2021-07-09 北京理工大学 一种高效杀灭细菌、真菌的防护服
CN113089326B (zh) * 2020-12-25 2022-07-19 北京理工大学 一种高效杀灭细菌、真菌的防护服
CN113068881A (zh) * 2020-12-25 2021-07-06 北京理工大学 一种高效杀灭细菌、真菌的口罩
CN113231029A (zh) * 2021-05-28 2021-08-10 南通大学 一种具有高效脱色性能的活性炭纤维功能材料的制备方法
CN113563599A (zh) * 2021-08-06 2021-10-29 成都理工大学 一种片状纳米zif-8材料及其合成方法与应用

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