Page 196 - 《精细化工》2020年第6期

·1262· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷

由于在高温条件下，材料会被充分碳化，且会出现
收缩，骨架结构的破坏导致了材料的形貌和尺寸变化。

a—Cu-MOF-700; b—Cu-MOF-800; c—Cu-MOF-900; d—Cu-MOF-1000
图 2 Cu-MOF-θ 样品的 SEM 图
Fig. 2 SEM images of Cu-MOF-θ samples

2.1.3 BET 表征分析
图 3 为 Cu-MOF-θ 在氮气 77 K 条件下测试的低
温吸-附脱附曲线。表 1 为相应样品的 BET 比表面
积值和孔结构参数。从样品的 BET 表征结果可以看
图 3 Cu-MOF-θ 样品的 N 2 吸附-脱附曲线
出，Cu-MOF-800 拥有最大的 BET 比表面积和孔容 Fig. 3 N 2 adsorption desorption curves of Cu-MOF-θ
积，所有样品的主要孔径大小均处于 3~4 nm，属于 samples
均一的介孔结构。以上结果可以解释为，当温度升
表 1 Cu-MOF-θ 样品的比表面积和孔结构参数
高至 800 ℃时，C 的还原能力增强，位于材料孔道 Table 1 Specific surface area and pore structure parameters of
中的 CuO/Cu 2O 被还原，导致孔容扩大，比表面积提 Cu-MOF-θ samples
2
高。但是，当焙烧温度进一步提高，材料的孔道开始 催化剂 S BET/(m /g) V total/(cm /g) D/nm
3
出现坍塌，造成材料的比表面积和孔容的快速减小。 Cu-MOF-700 217.63 0.3207 3.88
总体而言，表征结果说明 Cu-MOF-θ 是一种具有较大 Cu-MOF-800 247.49 0.3346 3.90
比表面积的均一介孔结构的复合材料，有利于芬顿催 Cu-MOF-900 206.45 0.2744 3.91
化过程中对有机物分子的吸附，提高催化效率。 Cu-MOF-1000 103.34 0.2040 3.17

2.2 催化降解 MO 的性能测试
2.2.1 Cu-MOF-θ 的吸附性能
金属骨架材料是一种具有很大比表面积的多孔
材料，经过碳化后的材料具有多孔、高比表面积等
优点，因此，具有很强的吸附能力，对于有机污染
物有很强的富集能力，能够加速催化降解的速率。
图 4 分别展示了 Cu-MOF-700、 Cu-MOF-800、
Cu-MOF-900 和 Cu-MOF-1000 4 种材料对 MO 溶液
的吸附能力。吸附条件为：催化剂质量浓度 1 g/L、
未加入 H 2 O 2 、25 ℃、MO 质量浓度 200 mg/L。实
验方法同 1.3 节。从图中可以看出，几种材料经过
45 min 就达到了吸附平衡。其中，Cu-MOF-800 对
MO 的吸附率达到了 33.17%，吸附效果最好，
Cu-MOF-700、Cu-MOF-900、Cu-MOF-1000 分别为
24.1%、20.42%、18.42%。吸附能力的降低可能原
因是，在较低的焙烧温条件下 Cu 物种主要为 CuO，
CuO 的存在会堵塞材料的孔道结构；同时碳化温度
的升高，会导致材料的孔道结构坍塌，孔容减小。