镉基MOFs材料的合成、表征及催化降解染料废水.pdf

西北大学学报（自然科学版）2024年4月，第54卷第2 期，Apr.，2 0 2 4,V o l.54,No.2Journal of Northwest University(Natural Science Edition)JNWU化学工程镉基MOFs材料的合成、表征及催化降解染料废水文桂林,王静蕊,刘道富,童悦,王尧宇（1.淮南师范学院化学与材料工程学院，安徽淮南2 32 0 38;2.西北大学化学与材料科学学院陕西西安7 10 12 7）摘要工业废水处理对于维护生态平衡、实现可持续发展具有重要意义，研究开发新的污水处理剂，实现污染物催化降解是从根本上解决废水问题的有效方案。基于此，从晶体工程原理出发，以选材广泛、结构可调的MOFs材料为研究对象,通过选用亚甲基双羟茶酸(Hpam)和2,5-双(4-吡啶基）-1,3,4-噻二唑（bpt）作为构件，成功制备了一例MOFs材料，即Cd(bpt）（H,O）4，n（p a m）2nH,O（M O F-1）。结构分析和性能表征说明，MOF-1具有一维共价链状和复杂的超分子构型，其合成方法简单、品质好，且形貌较为单一,尺寸为0.5 2 um;主体框架在310 以下稳定存在并具有较好的化学稳定性,在强酸和中性水溶液中可保持完整形貌不少于6 0 d和16 3d;呈现明亮的绿色荧光，可在较宽温度范围内作为分子发光温度计。催化降解工业染料废水的模拟研究显示，MOF-1材料的禁带宽度E。=2.8 5e V，带隙值小，对罗丹明B的脱色率达到了8 5.94%，可显著降解。因此,MOF-1材料是一种具有较大比较优势的染料污水处理剂。关键词MOFs材料；晶体结构;理化性能；染料降解中图分类号：TB34;X131.2Synthesis,characterization and catalytic degradation of dyewastewater of Cd-based MOFs materialsWEN Guilin?,WANG Jingrui,LIU Daofu,TONG Yue,WANG Yaoyu?(1.School of Chemistry and Materials Engineering,Huainan Normal University,Huainan 232038,China;2.College of Chemistry&Materials Science,Northwest University,Xian 710127,China)Abstract Industrial wastewater treatment is of great significance for maintaining ecological balance and achie-ving sustainable development.Developing new removal agents with the feature of catalytic degradation of pollu-tants is an effective solution to the wastewater treatment.To address this,metal-organic frameworks(MOFs)with inherent characteristics of wide material sources and adjustable structures were proposed and demonstratedaccording to the principle of crystal engineering.Therefore,a MOF of Cd(bpt)(H,O)4.n(pam)2nH,O(MOF-1)was prepared by using pamoic acid(H,pm)and 2,5-bis(4-pyridyl)-1,3,4-thiadiazole(bpt)as components.The structural analysis and physico-chemical characterization showed that MOF-收稿日期：2 0 2 3-0 9-19基金项目：国家自然科学基金（2 2 0 7 1194,2 197 12 0 7）；安徽省高等学校重点科研项目（2 0 2 3AH051536,KJ2020A0639）；准南市科技计划项目（2 0 2 10 47）；安徽理工大学纳米碳基材料与环境健康国际联合研究中心开放基金(NCMEH2022Y04);淮南师范学院重点科研项目（2 0 2 2 XJZD022);淮南师范学院第二批科研创新团队(XJTD202006)。第一作者：文桂林，男，博士，副教授，从事多功能MOFs材料的合成与应用研究，。D0I:10.16152/ki.xdxbzr.2024-02-009第2 期1possessed complex supramolecular network with one-dimensional covalent chain,the simple synthesis meth-od,good product quality,and the uniform morphology with the size of about 0.5 2 m.The main frame-work of MOF-1 was thermostable till 310 C.The crystal products owned excellent chemical stability of not lessthan 60 days and 163 days in strong acid and neutral aqueous solution,respectively.Moreover,MOF-1 dis-played bright green fluorescence and could be used as a molecular luminescence thermometer over a wide tem-perature range.The catalytic degradation of organic dyes performed by MOF-1 in simulated industrialwastewater revealed that the materials had a narrow bandgap width Eg=2.85 eV and a large decolorizationrate of Rhodamine B with 85.94%.Hence,MOF-1 is a brilliant wastewater treatment agent with greater com-parative advantages with lots of known materials.Keywords metal-organic frameworks;crystal structure;physico-chemical properties;dye degradation近年来，突发性水体污染事件频发，严重影响了饮水安全和生态圈的自清洁循环，有效处理污染水体成为时代之需。目前,水体治理基本通过物理吸附处理或水体自洁，然而污染水体成分复杂，传统方法存在选材窄、价格昂贵、处理不彻底等局限性 12 。因此,研究并开发低价高效、能快速降解水体污染物的新型催化剂材料，对于生态环境治理具有重要现实意义。MOFs材料具有低密度、大比表面积、高孔隙率、孔径均匀等结构特征,其选材广泛、易于裁剪修饰、工艺简单、生物易降解，在吸附分离、催化、光电材料等领域具有广泛应用前景 35。考虑到有机物是水体主污染成分,选用结构可控的功能化MOFs 材料,容易进行污水降解处理,并逐步推向产业化 6-7 。近年来，针对MOFs材料的合成多采用芳香有机羧酸或者杂环化合物作为装配构件 8-9,这类连接体具有大共轭键，容易实现电子跃迁，并且比表面积大、空穴和电子复合几率低，能够产生更多的空穴和电子参与氧化还原反应，从而具备较强的光催化处理能力 10 13。因此,芳香有机羧酸或者杂环化合物类MOFs光催化剂降解有机物的研制意义重大 14-15。通过合理筛选MOFs材料作为光催化剂降解有机污染物,而不是简单的吸附收集，可以从根本上有效降低水体的TOC值,清洁水体。在MOFs 催化剂的合成中,与单一构件相比，两类配体协同作用，能满足不同金属中心的配位和电荷需求,增加MOFs材料的稳定性和框架结构的可调性，提高了微结构的可预测性 16-19。亚甲基双羟萘酸（H2pam）和2,5-双（4-吡啶基）-1，3，4-噻二唑(bpt)具有多个芳香环、共轭平面大、包含离域电子以及分子内给体-受体间电荷易于转移等特点,是理想的合成原料。前期研究中,通过引人中心金属镉与2 种有机构件作用，文桂林，等：镉基MOFs材料的合成、表征及催化降解染料废水 231成功合成了一例三维NbO型两重穿插内消旋体MOFs材料，其产率达6 7%，并具有光吸收能力强、发光强度大、在可见光区可发出明亮的荧光等优势，但是合成条件苛刻、重现性不好、材料颗粒大且粒度不均匀 2 0 。如果通过优化合成条件,降低合成难度,结构简单的MOFs材料能够作为理想的光催化污水处理剂。基于此，依据晶体工程原理,以亚甲基双羟萘酸和2,5-双（4-吡啶基）-1，3,4-噻二唑为连接构件,通过调控合成参数,最终再次成功制备了一例未见诸报道的镉基 MOFs 材料,并利用多种科学仪器对材料进行了详尽的理化性能表征。同时,通过MOFs材料对染料罗丹明B(RhB)的催化降解模拟工业污水处理。1实验1.1 试剂与仪器实验所用的化学试剂，如亚甲基双羟萘酸、Cd(0Ac)22H,0、2,5-双(4-吡啶基)-1,3,4-噻二唑、罗丹明B、Na O H、甲醇、浓盐酸、双氧水（H,0,)均为市售所得，并直接用于实验，所用去离子水为实验室自制。仪器型号：APEXISMARTCCDX射线单晶衍射仪（德国布鲁克公司）；2 40 C元素分析仪（美国珀金埃尔默公司）；Miniflex600型粉体X射线衍射仪（日本理学株式会社）；TGA/STDA851型综合热分析仪（瑞士梅特勒-托利多公司）;Gemini300型场发射扫描电子显微镜（德国蔡司公司）；X-MAX能谱仪（英国牛津仪器公司）;H7700场发射透射电子显微镜（日本日立公司）F-4600荧光分光光度计（日本日立公司）;TCB1402C荧光高温附件（上海天美科学仪器有限公司）;UV-3600PlusUV-VIS-NIR分光光度计（日本岛津公司）；UV-2600型232UV-VIS分光光度计（日本岛津公司）。1.2MOF-1 材料的合成将 Cd(0Ac)2 2H,0(0.2 mmol,0.042 5g)、H p a m(0.2 mmo l,0.0 7 7 7 g）、b p t （0.2mmol,0.0480g)和水/甲醇(7/2 mL)充分混合，再滴加0.0 2 5M的NaOH水溶液直至体系pH为56，室温下继续搅拌10 min，移入10 mL西林瓶中，然后置于有聚四氟乙烯内衬的2 5 mL不锈钢反应釜中，在12 0 下保温7 2 h，控制冷却速度1/h匀速降温至室温,最终得到浅黄色块状晶体MOF-1，产量为0.142 2 g，产率为8 4%（以Cd为基准)。元素分析（%，C3sH33.5CdN4OizS)计算值：C49.65,H3.99,N6.62,S3.79;实验测得:C 49.81,H 3.84,N 6.49,S 3.67。1.3晶体数据收集与精修室温下挑选结晶度高的晶体样品进行单晶结构表征。晶体结构使用SHELXS-2013程序通过直接法解得 2 0 。全部非氢原子均采用基于F各向异性全矩阵最小二乘法精修至收敛。配位水分子通过连续差值傅里叶图进行加氢，非溶剂氢原子采用骑模式理论加氢。Cdl和 Cd2离子位于倒易中心，键合0 3的H6W无序，采用对称位置等占有率的方式进行处理。1.4催化降解实验罗丹明B(rhodamine B,RhB）是一种在工业生产中广泛使用的人工合成染料，利用罗丹明B作为催化降解对象具有一定的代表性。催化降解过程为：配置适量310-mol/L的罗丹明B水溶液，量取7 5mL罗丹明B溶液和0.0 7 50 g的MOF-1粉末样品加人到光催化反应器中，同时滴加1滴浓盐酸（模拟工业染料废水多呈酸性的实际情况）。将混合体系避光搅拌30 min并在暗室中静置2 4h,使MOF-1粉体与染料溶液达到吸附脱附平衡。然后滴加俘获剂（质量分数30%H,0)若干，并置于50 0 WXe灯下进行催化反应,间隔10 min取样、离心分离,测定溶液的吸光度。催化效果采用染料溶液的脱色率D表示：D=（A。-A)/A 10 0%,式中AA分别为染料溶液光照前、后的吸光度。2结果与讨论2.1晶体学数据分析化合物MOF-1的晶体学数据：实验式西北大学学报（自然科学版）CsH3.5 CdN,O1zS,Mr=846.62,三斜晶系 Pi空间群,a=7.772(2)A,b=13.647(4)A,c=18.820(6)A,=79.145(4),=82.266(5),=86.803(5),V=1941.5(10)A3,Z=2,D。=1.448gcm3，总衍射数148 2 5,独立衍射数7 163,R(im)=0.100 7,2.45026()=0.119 0,wR2/2()1=0.300 4。CCDC号：2 2 456 8 7。MOF-1的部分键长和键角数据列于表1。表1MOF-1材料的部分键长和键角Tab.1Selected bond lengths and angles of MOF-1键长/A或键角/Cd1-032.254(11)Cd1-042.281(10)Cd1-N12.298(10)Cd2-012.277(13)Cd2-022.280(15)Cd2-N42.319(12)03-Cd1-0495.3(4)03-Cd1-N189.8(4)04-Cd1-N186.2(4)01-Cd2-0293.0(6)01-Cd2-N487.5(4)02-Cd2-N490.3(5)2.2昌晶体结构描述单晶结构分析表明，MOF-1的最小不重复单元中,有1个Cd离子（Cdl和 Cd2各取半个位置）、1个配位的中性bpt分子、4个配位水分子、1个游离的pam-阴离子以及2 个游离水分子【见图1(a)】。结构单元中,正离子Cd2+和中性 bpt电荷不平衡,构成阳离子骨架,而游离的负离子pam-与其电价数相等、电性相反，正好与阳离子骨架达到电荷平衡,从而呈电中性。Cd1 和 Cd2均为iCdO,Nz八面体构型,其赤道平面由4个配位水分子的0 原子构成,轴向位置由2 个bpt提供的2 个N原子占据。Cd-0的键长范围为2.254(11）2.2 8 1（10）A,Cd-N的键长范围为2.298（10）2.319(12）A,均在正常范围内。每个bpt中性配体连接了2 个金属Cd离子,Cdl和Cd2周边连接了2 个bpt配体，这种首尾连接方式形成了1D之字链【见图1（b),C d 离子的其他4个配位端被配位水分子占据,形成封端悬挂第54卷第2 期在1D链周围，故无法形成更高维数的共价键网络。1D链互相平行排列,游离的pam-配体和水分子填充之间，共价链和游离分子之间通过氢键连接，从而将1D共价键衍生为复杂的3D超分子网络 见图1(c)。(a)0403N1ACd103A04A0809文桂林，等：镉基MOFs材料的合成、表征及催化降解染料废水06N1N2S1 233合成样品单晶体模拟N302B01BN4cd05S010011LCd251015202530354020/)012HNC45500102N4B图2MOF-1单晶体样品模拟和合成产物的PXRD谱nation and as-synthesized product of MOF-1(b)(c)注:对称代码:A-x+1,-y,-z+1;B-x+1,-y+2,-z图1MOF-1的Cd离子配位环境图（a）、1D 共价链(b)和3D氢键超分子网络(c)Fig.1Coordination modes of Cd(II)ions(a),1D cova-lent chain(b)and 3D H-bonding supramolecularnetwork(c)in MOF-12.3理化性能测试与分析2.3.1物相纯度室温下，对MOF-1的批量粉体样品进行了粉末X射线衍射测试(PXRD），与Mercury 软件导出的单晶体衍射图谱相比,除基线平整度外，批量产品实际测试的衍射图谱与单晶体样品模拟的衍射图谱在峰位、峰形、峰数等方面高度吻合（见图2）。结合 PXRD 衍射图谱与C、H、N、S元素分析结果，证明MOF-1的批量样品具有较高的物相纯度和结晶度。图Fig.2PXRD patterns of single-crystal structure determi-SNC2.3.2形貌分析通过水热法制备的MOF-1样品结晶度较好，可使用场发射扫描电子显微镜（FESEM）和场发射透射电子显微镜（FETEM）观察样品的微形貌。图3（a）为MOF-1材料的FESEM图，可以清楚地看出批量样品为块状晶体，疏松无黏连，块状晶体CdS的尺寸集中在0.5 2 m范围内,形貌较为单一。图3(b)为FETEM图,其窄片状结构更为明显，材料边缘清晰。对样品进行能谱仪（EDS）测试（见图4）,可以发现 C、0、Cd、S、N5种元素均匀分布在MOF-1的元素映射图中,印证了MOF-1材料具有优异的结晶性能。2.3.3稳定性分析样品MOF-1在空气中稳定存在,并能保持晶体的完整性。为了检验MOF-1 的热稳定性,对粉体样品进行热重分析（TG），如图5所示。热重仪表征条件：粉体样品5 10 mg，温度为室温 8 0 0,升温速率5/min，保护气体为高纯N，气体流量2 0 mL/min。热重分析结果表明，该样品结构稳定,在室温310 范围内只出现了轻微的质量损失（约2.7%），对应了2 个客体水分子的失去（4.2 5%）；自310 开始，样品骨架开始崩塌，所有主、客体分子先后失去，热重曲线出现了大幅度失重，直至约56 0 停止，最终得到了黑色的粉末状残余物CdO,残留物比例约17.39%（理论值15.17%）。234西北大学学报（自然科学版）第54卷(a)(b)umEHT-3.00kVWD=5.2mmCK1225umSKal25um25m图4化合物MOF-1的元素分布图Fig.4 Element mapping of MOF-1为了检验MOF-1的化学稳定性，室温下挑选4份适量的块状晶体样品置于玻璃瓶中，并分别注入pH值为1、6.5、10、14的水溶液,其中盐酸和NaOH作为酸碱度调节剂。通过体视显微镜逐天观察晶体样品的形貌，可粗略判断样品的化学稳定性（见图6)。在pH=1的溶液中，晶体样品稳定性较好，经过6 0 d的放置，晶体边缘清晰可见，外观保持初始形貌；在去离子水中（pH=6.5），晶体样品具有极高的稳定性，16 3d后仍然SignalA=InLensMag-5.00KXmmFig.3FESEM(a)and FETEM(b)images of MOF-1OKal25mNK1225 mCd LlDate:6Apr2022Time:21:54:20图3MOF-1的FESEM图(a)和FETEM图(b)200300400500600700800温度图5MOF-1的热重曲线图（插图为热重分析最终产品）Fig.5TG curve inlet with the final product of MOF-1ZEISS2um保持了完整形貌,晶体棱角锐利;在pH=10 的溶液中,晶体样品的稳定性变差，4d内基本上保持了形貌,晶体棱角较为锐利,但15d时出现了溶解现象,只有部分晶体的边棱尚能辨识,2 0 d时样品大部分溶解,晶体边缘模糊；在pH=14的溶液中,刚加入时尚能保持晶体形貌，但1d后观察发现，晶体样品全部溶解，析出了大量的絮状物。结果表明，MOF-1的化学稳定性较好、适用范围广，在酸性和中性环境下十分稳定，能长时间保持晶体形貌，但在碱性条件下不太稳定，碱性越强，晶体样品溶解的越快。具有良好的热稳定性和化学稳定性是材料实现产业化的前提和基础，样品MOF-1优异的稳定性，能满足基于实际生产和应用的需要。1008060402000100(b)560第2 期odod图6 MOF-1晶体在pH=1、6.5、10、14的水溶液中的形貌Fig.6 Single-crystal shapes of MOF-1 in aqueous solutionswith pH 1,6.5,10 and 14 respectively350500波长/nm图7 MOF-1的发射光谱(a)和 CIE色度坐标(b)Fig.7 Fluorescent emission spectrum(a)and CIE chromaticity coordinates(b)inlet witha luminous image under ultraviolet irradiationof MOF-1固态样品良好的荧光性能，促使我们继续探索在温度变化情况下粉体样品的发光行为。如图8(a)所示,随着温度上升，最大激发峰和发射峰的位置基本没有发生变化，但是谱峰强度梯度减弱。在30 2 0 0 范围内,实际温度下与3时的特征发射强度比（I/130）与温度呈现良好的线性关系（R为0.992），温度越高，发光强度下降越显著【见图8（b)。因此,MOF-1是一种可在较宽温度范围内使用的荧光温度计材料。文桂林，等：镉基MOFs材料的合成、表征及催化降解染料废水10d60d1d(a)pH=11d20d(b)pH=6.54d15d(c)pH=10Od(d)pH=14H,pamMOF-14002352.3.4荧光特性室温下对MOF-1粉体进行了固体荧光光谱测试（见图7）,研究表明，在30 0 nm波长激发下，H,pam的荧光发射峰位于47 0 nm处。前期研究163d表明,中性配体bpt在32 0 nm激发光激发下,其发射峰位于38 5 nm21。M O F-1 在30 0 nm激发下也得到了一个尖锐的荧光发射峰，谱峰位于517nm的绿光区域,峰形与 H,pam 相似。与H,pam相比,MOF-1的发射峰出现了较大程度的红移20d（47 n m）,表明金属中心与有机构件键合后，配体内部电荷发生了转移，从而导致激发带向长波方向位移。同时,因为H,pam 具有大的共轭平面,通过与金属中心配位,提升了惰性，增加了分子骨架的刚性,减少了能量损失,因此发射峰明显增强。采用紫外灯辐照，样品在可见光区产生明亮的绿色荧光。MOF-1的CIE色度坐标为（0.36 8，0.536 7），位于亮绿色发光区，与样品在紫外光辐照下的实际发光颜色吻合。0.9(a)0.80.70.65000.50.40.344900.24800.14700.0+4606.23800.00.14505505206002.4催化降解性能2.4.1紫外-可见漫反射光谱分析紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis DRS)能够直接检测半导体材料的光响应范围。室温下以高纯BaSO4作参比扣出背景，扫描范围为2 0 0 800nm,扫描速度为1 nm/s。图9为MOF-1的光吸收曲线，横轴为波长入,纵轴的光吸收值数据由测量值经过Kubelka-Munk方程转换得到,MOF-1在2 0 0 450 nm吸收带内有一个最大吸收峰5-40(0.368,0.5367)TeK)400030002506000100OX0.3 0.4 0.50.60.70.8X58020001500600620700236（入max=363nm），其最大光吸收边拖尾至约8 0 0nm。图9的插图中,以hu为横坐标、（hv）为纵坐标作Tauc 曲线图，根据公式（hv）=K(hv-(a)1001251501752001752000.0L300350400450500550600650700255075100125150175200波长/nm温度/图8 MOF-1在不同温度下激发、发射光谱(a)和最强谱峰强度比-温度的线性关系(b)Fig.8 Excitation and emission spectra at different temperatures(a)and linear relationship between max-imum spectral peak intensity ratio and temperature(b)of MOF-11.21.00.80.60.40.20.0200图9MOF-1的紫外-可见漫反射谱图和Tauc曲线图（插图）Fig.9UV-Vis diffuse reflection spectra and Tauc diagram(inset)of MOF-12.4.2染料的催化降解MOF-1材料中2 类配体都具有较大的共轭T平面,并且材料的禁带宽E。较小,有很强的吸收光子的能力，可作为光催化材料。选用经过酸化后的RhB水溶液作为污染模型评价MOF-1的光催化活性,RhB的最大吸收波长为554nm，可作为特征吸收峰用来实时监测染料吸附和光催化降解全过程。新制RhB溶液在554nm处的吸光度为0.97 4,加人MOF-1后,经过搅拌陈化，使RhB染料分子在MOFs粉体表面实现吸附脱附平衡，测得在554nm处的吸光度为0.7 58,MOF-1的粉体吸附染料高达2 2.18%。西北大学学报（自然科学版）E.)可知,当=0时,对曲线作切线交于横坐标，则可确定MOF-1的禁带宽度E。=2.8 5e V,带隙值较小。3050752(ayo)Eg=2.85 eV2.02.5hv/eV300400第54卷1.0(b)0.80.60.4C0.2F为详细研究MOF-1的光催化能力，分别针对RhB染料、RhB染料/H,O2、M O F-1粉体/RhB染料、MOF-1粉体/RhB染料/H,O,4组实验进行了比较研究。MOF-1粉体/RhB染料的比例为1g/L,75mL染料溶液中H,0，的添加量约为5L。3.03.5500600波长/nmy=1.14299-0.004 65xR-0.9924组样品的紫外-可见吸收光谱如图10 所示,RhB染料在Xe灯照射下,12 0 min内其吸光度没有变化;RhB染料/H,O,体系经过12 0 min光照后，吸光度基本不变;MOF-1粉体/RhB染料体系在12 0min内也进行了均匀间隔取样,其吸光度几乎完700800全相同；但是当在MOF-1粉体/RhB染料体系中添加了5LH,0,后,其吸光度大幅度衰减，至120min时峰值极小。根据朗伯-比尔定律，当溶质浓度较低时，吸光度A=abc,A与溶质浓度c存在线性关系。基于此，可将4组实验进行数据处理，以吸附平衡的染料溶液（浓度为c）在无光照下测试的吸光度作为A，则实时测试的染料浓度c=（A o/A）Co。如图11(a)所示,纵轴表示染料浓度与起始浓度的比值c/co。实验结果显示,RhB染料、RhB染料/H,O2MOF-1粉体/RhB染料中,染料浓度与起始浓度的比值c/Co几乎无变化,降解基本上没有发生,而在MOF-1粉体/RhB染料/H,O,体系中,浓度比值初始时剧烈下降,至10 0 min时，降解幅度变小，几乎终止，120 min 时 c/co=0.140 6,其脱色率 D=85.94%。在已有的文献报道中,利用MOFs材料降解RhB染料其脱色率为90%16 、8 0%2 、93%2 3、82.4%24、7 9.92%2 5、7 6.4%2 6 。比较可得，第2 期MOF-1粉体/RhB染料/H,O，体系具有良好的光催化能力,能够有效处理RhB造成的染料废水污染。以-ln(c/co）作为应变量,时间t作为变量,通过对MOF-1粉体/RhB染料/H,O,体系的催化降解数据1.0(a)0.8F0.60.4F0.20.04501.0()0.80.60.40.20.0450图10RhB(a）、Rh B/H,O,（b）M O F-1/Rh B(c）、M O F-1/Rh B/H,O,（d)的紫外-可见吸收光谱图Fig.10 UV-Vis absorption spectra of RhB(a),RhB/H,O,(b),MOF-1/RhB(c),MOF-1/RhB/H,O,(d)1.0(a)0.80.60.40.20.0L0图11氙灯照射下不同RhB溶液体系的光降解曲线（a)和MOF-1粉体/RhB染料/H,O,的准一级动力学曲线(b)Fig.11Photodecomposition of RhB dyes in dfferent solutions with Xe light irradiation(a)and the pseudo-first orderkinetic curve of MOF-1/RhB/H,O,(b)文桂林，等：镉基MOFs材料的合成、表征及催化降解染料废水0min10min20min30min40min50min60min70min80min90min100min110min120min500550波长/nm500550波长/nm-RhBRhB/H,O,MOF-1/RhBMOF-1/RhB/H,O,2040时间/min 237.拟合，可得出该催化降解反应符合准一级动力学方程：-ln(c/co）=k t,动力学速率常数k为0.0 16 2 2min-见图 11(b)。1.0(b)0.80.60.40.20.06006500min10min20min30min40min50min60min70min80min90min100min110min-120min60065060800min10min20min30min40min50min60min70min80min90min100min110min-120min7004501.0(d)0.80.60.40.20.07004502(b)y=0.00291+0.01622xR*=0.988(0/0)ul-0100120500500020550波长/nm550600波长/nm4060时间/min600806500min10min20min30min40min50min60min70min80min90min-100min110min-120min6507001001207002383结语本研究以2 例具有大共轭平面的芳香基有机物为构件,以过渡金属Cd为中心离子,通过晶体工程原理构筑了一例低维MOFs材料,确定了晶体结构。该材料合成简单、产率大、纯度高、形貌规则,表现出优异的热稳定性、化学稳定性和荧光特性，可在较宽温度范围内用作分子发光温度计。同时,材料的带隙值小,对罗丹明B具有良好的光催化活性，可作为高效降解染料废水的处理剂。后续，我们将着手开展延伸研究,通过合理调控MOFs材料的结构类型,深入探索材料的微结构与催化降解性能之间的构效关系,揭示催化降解机理，继续筛选出更多质优价廉的污水处理剂，从而为废水处理领域提供更多选择。参考文献1INGLES J,LOUW T M,BOOYSEN M J.Water qual-ity assessment using a portable UV optical absorbancenitrate sensor with a scintillator and smartphone cameraJ.Water SA,2021,47(1):135-140.2HAND S,CUSICK R D.Electrochemical disinfectionin water and wastewater treatment:Identifying impactsof water quality and operating conditions on 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