Page 73 - 《精细化工》2021年第6期

第 38 卷第 6 期 精 细 化 工 Vol.38, No.6
202 1 年 6 月 FINE CHEMICALS June 2021

功能材料
室温超快速制备 HKUST-1 及其对甲苯的吸附性能

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许 锋，张文涛，黄楚雄，颜 健，袁文兵，陈 忻
（佛山科学技术学院 环境与化学工程学院，广东 佛山 528000）

摘要：以硝酸铜和均苯三甲酸为原料，通过水滑石法室温 10 s 快速制备了一种金属有机骨架材料 HKUST-1，对
其进行了 XRD、SEM 和 N 2 吸附表征，测定了甲苯在 HKUST-1 上的吸附等温线、动力学和吸附-脱附循环性能。
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结果表明，水滑石的添加使 HKUST-1 可在室温 10 s 内快速合成，HKUST-1 的 BET 比表面积达到 2170.7 m /g，
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总孔容为 0.97 cm /g。HKUST-1 在 25 ℃时对甲苯的饱和吸附量达到 6.67 mmol/g, 在低相对分压（p/p 0 ≈0.029）
下，HKUST-1 对甲苯的吸附量高于其他材料约 10 倍。经 5 次吸附-脱附循环后，HKUST-1 的甲苯饱和吸附量几
乎不变，具有很好的再生性能。
关键词：水滑石；快速合成；HKUST-1；甲苯；吸附；功能材料
中图分类号：X701；TQ424 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2021) 06-1135-06

Rapid preparation of HKUST-1 at room temperature and
its adsorption performance for toluene

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XU Feng, ZHANG Wentao, HUANG Chuxiong, YAN Jian, YUAN Wenbing, CHEN Xin
（School of Environmental and Chemical Engineering, Foshan University, Foshan 528000, Guangdong, China）

Abstract: A metal organic framework material HKUST-1 was rapidly prepared using copper nitrate and
trimesic acid as raw materials by hydrotalcite method at room temperature within 10 s. The sample was
characterized by XRD, SEM and N 2 adsorption. The adsorption isotherms, kinetics and adsorption-desorption
cycle performance of toluene on HKUST-1 were measured. The results showed that the addition of
hydrotalcite could synthesize rapidly HKUST-1 within 10 s at room temperature. The BET surface area of
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HKUST-1 was 2170.7 m /g and total pore volume was 0.97 cm /g. The saturated adsorption capacity of
toluene on HKUST-1 at 25 ℃ reached 6.67 mmol/g. Under low relative partial pressure (p/p 0≈0.029), the
adsorption capacity of HKUST-1 for toluene was about 10-fold higher than that of other materials. After
five adsorption-desorption cycles, the adsorption capacity of HKUST-1 for toluene was almost unchanged,
and HKUST-1 had good regeneration performance.
Key words: hydrotalcite; rapid preparation; HKUST-1; toluene; adsorption; functional materials

挥发性有机化合物（VOCs）是常温下沸点在 近年来，金属有机骨架材料（MOFs） [8-11] 由于
50~260 ℃的有机物总称，大多具有毒性、致畸致癌 丰富的孔隙结构成为用于 VOCs 吸附极具潜力的材
作用，此外，其还参与大气环境中二次气溶胶和臭 料之一。目前已开展了一系列 MOFs 吸附 VOCs 的
氧的形成，大量 VOCs 的排放直接加剧了 PM2.5 污 相关研究。EDDAOUDI 等 [12] 考察了 MOF-5 对 VOCs
[1]
染和地表臭氧污染 。VOCs 治理技术主要有吸附法 的吸附性能，其吸附量是传统材料的 4~10 倍，证明
[2] [3] [4] [5]
、吸收法 、膜分离法 、催化法 ，等离子体法 MOFs 具有非常好的应用前景。目前，MOFs 的制备
[6] [7] [13] [14] [15] [16]
和生物法 等。吸附法因高效、工艺简单、适用范 主要有水热法 、超声法 、电化学法 、微波法
围广常用于 VOCs 的治理，其中吸附剂是关键。 和机械化学法 [17] 等。为了将该材料工业化和商业化，

收稿日期：2020-11-22; 定用日期：2021-01-22; DOI: 10.13550/j.jxhg.20201081
基金项目：国家自然科学基金（21706031）
作者简介：许 锋（1987—），男，博士，E-mail：fengxu@fosu.edu.cn。联系人：陈 忻（1968—），女，教授，E-mail：chenxin@fosu.edu.cn。