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MOF-808@ANFs氣凝膠的制備及其對(duì)CEES的催化降

2024-11-14 00:00:00解石磊劉紅巖姜楠宋俊莊旭品
關(guān)鍵詞:隔熱性芳綸負(fù)載量

摘 " "要: 為實(shí)現(xiàn)對(duì)芥子氣模擬物去污,開(kāi)發(fā)柔性防護(hù)織物。利用磷酸處理對(duì)芳綸納米纖維(ANFs)表面改性,利用水熱法實(shí)現(xiàn)MOF-808在ANFs表面的原位生長(zhǎng),利用冰模板技術(shù)制備MOF-808@ANF氣凝膠材料,研究MOF-808的負(fù)載量對(duì)其結(jié)構(gòu)和對(duì)芥子氣模擬物2-氯乙基乙基硫醚(CEES)降解性能的影響。結(jié)果表明:MOF-808負(fù)載量可達(dá)125.56%,比表面可達(dá)408.267 m2/g,MOF-808@ANF氣凝膠對(duì)CEES具有良好的降解效果,24 h內(nèi)降解率可達(dá)到90.97%,半衰期為30.11 min;同時(shí)具有良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和隔熱性能。

關(guān)鍵詞: MOF-808;芳綸納米纖維;氣凝膠;芥子氣

中圖分類號(hào): TS195.59;TB34 " " " " " "文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A " " " " " " " "文章編號(hào): "1671-024X(2024)05-0038-07

Preparation of MOF-808@ANFs aerogels and its catalytic degradation of CEES

SHI Lei1, LIU Hongyan2, JIANG Nan1, SONG Jun2, ZHUANG Xupin1

(1. School of Textile Science and Engineering, Tiangong University, Tianjin 300387, China; 2. School of Materials Science and Engineering, Tiangong University, Tianjin 300387, China)

Abstract: In order to realize decontamination of chemical warfare agents(CWAs), the flexible protective fabrics is developed. The surface modification of ANFs was performed using phosphoric acid treatment, the in-situ growth of MOF-808 on the surface of ANFs was realized hydrothermal method, and the MOF-808@ANF aerogel materials were prepared by ice template technique. The effect of the loading of MOF-808 on its structure and degradation properties of CEES were investigated. The results show that the loading of MOFs can reach 125.56% and the specific surface can reach 408.267 m2/g. The MOF-808@ANF aerogel has good degradation effect on mustard simulants, reaching 90.97% degradation rate within 24 h with a half-life of 30.11 min, and also has good structural stability and thermal insulation properties.

Key words: MOF-808; aramid nanofiber; aerogel; mustard gas

化學(xué)戰(zhàn)劑(CWAs)會(huì)對(duì)環(huán)境和人類皮膚造成巨大威脅,導(dǎo)致永久性肌肉侵蝕甚至死亡[1-2]。其中,芥子氣(HD)[3- 4]是一種容易生產(chǎn)和作用持久的起皰劑,會(huì)引起嚴(yán)重的皮膚糜爛、呼吸道和眼睛的刺激,在環(huán)境中長(zhǎng)期存在,難以降解,這對(duì)環(huán)境和人類構(gòu)成了重大威脅[5]。研究表明,活性炭[6]和金屬氧化物[7]等多孔吸附材料可以吸收CWAs,目前基于活性炭吸附技術(shù)的防護(hù)材料具有良好的防護(hù)性能,然而仍存在二次污染、透氣性有限、易斷裂、后處理繁瑣等問(wèn)題[8-9]。因此,人們迫切需要一種可有效去除化學(xué)戰(zhàn)劑的防護(hù)材料。

金屬有機(jī)框架(MOFs)是由金屬離子和有機(jī)配體組成的結(jié)晶性多孔材料,其具有孔隙結(jié)構(gòu)豐富、比表面積高、功能和結(jié)構(gòu)可調(diào)整等特點(diǎn)[10-12],最近已被報(bào)道用于降解芥子氣。基于Zr基的MOFs可以在環(huán)境溫度下有效催化芥子氣及其模擬物2-氯乙基乙基硫醚(CEES)的水解,如MOF-808、UiO-66-NH2和NU-1000,均具有較好的降解芥子氣的效果[13-14]。由于鋯離子具有較高的價(jià)態(tài)和較高的配位數(shù),并且和氧原子形成的共價(jià)鍵強(qiáng)度較高[15],因此與其他MOFs相比,Zr-MOFs往往具有較強(qiáng)的熱穩(wěn)定性,在水相和氣相中可以保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定完整,甚至可以耐受酸性水溶液[10],這使得Zr-MOFs在降解化學(xué)毒劑方面具有廣闊的應(yīng)用前景。然而MOFs常態(tài)下呈粉末狀,將其直接使用于化學(xué)戰(zhàn)劑的降解是不實(shí)際的,單獨(dú)使用時(shí)容易出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象,降低催化活性,阻礙MOFs性能的發(fā)揮,因此通常需要將其整合到織物上[16]。已有許多研究通過(guò)原子層沉積(ALD)法[17]、熱壓法或靜電紡絲混紡[18-19]等方法成功將MOFs整合到織物上,然而這些MOF織物仍存在工藝復(fù)雜、對(duì)化學(xué)戰(zhàn)劑的滲透性強(qiáng)、防護(hù)性能差和隔熱性能差等缺陷,對(duì)化學(xué)戰(zhàn)劑的防護(hù)存在限制。因此,制備具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、隔熱性和化學(xué)戰(zhàn)劑降解的防護(hù)材料具有重要意義。

本文采用溶劑熱法將MOF-808在芳綸納米纖維(ANFs)上原位生長(zhǎng),并通過(guò)冰模板技術(shù)進(jìn)一步制備出MOF-808@ ANF氣凝膠,將其用于化學(xué)戰(zhàn)劑防護(hù)材料。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原料與儀器

原料及試劑:八水氧氯化鋯(ZrOCl2·8H2O,99%)、均苯三甲酸(H3BTC,98%)、氫氧化鈉(NaOH,分析純)、無(wú)水甲酸(分析純)、2-氯乙基硫醚(CEES,99%),阿拉丁試劑(中國(guó))有限公司;N, N-二甲基甲酰胺(DMF,99.5%)、甲醇(99.5%)、叔丁醇(TBA,分析純)、乙腈(色譜級(jí)),天津開(kāi)瑞思精細(xì)化工有限公司;封閉型異氰酸酯(B-MDI),按照文獻(xiàn)[20]合成。

儀器:Gemini SEM500型場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡,德國(guó)卡爾蔡司公司;K-Alpha型X射線衍射儀、Nicolet iS50型傅里葉變換紅外光譜儀,英國(guó)塞默飛世爾公司;STA 449F5型熱重分析儀,德國(guó)耐馳公司;島津GC2010plus 型氣相色譜儀,日本島津儀器有限公司;TPS 2500S型熱導(dǎo)儀,瑞典Hot disk公司;ASAP2460型全自動(dòng)比表面及孔隙度分析儀,美國(guó)麥克默瑞提克公司;I7型熱紅外成像儀,美國(guó)菲力爾公司;CMT6103型電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī),美國(guó)美特斯公司。

1.2 MOF-808@ANFs復(fù)合材料的制備

1.2.1 芳綸納米纖維的制備

堿處理:稱取一定量的NaOH溶于蒸餾水中,配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的堿溶液;將提前剪好的芳綸短纖(AMFs)按照1 ∶ 250的浴比加入到配制好的堿溶液中,在恒溫80 ℃下處理4 h,然后抽濾、水洗至中性。

機(jī)械處理:將堿處理后的纖維調(diào)為質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.04%的溶液,利用納米纖維素儀處理30個(gè)循環(huán)得到均勻分散的芳綸納米纖維分散液,纖維直徑為50~200 nm,記為ANFs。

1.2.2 磷酸預(yù)處理

將芳綸納米纖維在40 ℃下用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的磷酸(PA)溶液處理2 h,然后用去離子水反復(fù)沖洗,并且將其置換為N,N-二甲基甲酰胺(DMF)體系。

1.2.3 MOF-808在芳綸納米纖維上原位生長(zhǎng)

稱取0.106 5 g(0.3 mmol)八水氧氯化鋯和0.07 g(0.3 mmol)均苯三甲酸(H3BTC),將其溶于盛有DMF/甲酸(15 mL/15 mL)的燒杯中,再加入0.106 5 g的芳綸納米纖維(與ZrOCl2·8H2O質(zhì)量比為1 ∶ 1),超聲分散30 min。通過(guò)控制加入的原料質(zhì)量得到具有金屬鹽與芳綸不同質(zhì)量比(ZrOCl2·8H2O ∶ ANFs分別為1 ∶ 2、1 ∶ 1和2 ∶ 1)的試樣,標(biāo)志為試樣MOF-808@ANFs-1、MOF-808@ANFs-2和MOF-808@ANFs-3。更改原料質(zhì)量時(shí),保持每一試樣加入的ZrOCl2·8H2O與H3BTC的摩爾比為1 ∶ 1。

將上述分散液倒入100 mL反應(yīng)釜中,置于120 ℃烘箱中反應(yīng)12 h;將其冷卻至室溫,并分別用DMF、甲醇、水各清洗3次,去除未反應(yīng)完的原料和溶劑。

1.3 氣凝膠的制備

采用冰模板技術(shù)制備MOF@ANFs氣凝膠。首先取一小部分試樣,稱得其質(zhì)量,再將其置于烘箱中干燥2 h,稱得其干燥后質(zhì)量,則可計(jì)算得出其固含量數(shù)值。將MOF@ANF與叔丁醇和水溶液(質(zhì)量比為1 ∶ 10)混合配置為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%的分散液,然后再加入0.1%(占ANFs質(zhì)量)的B-MDI,超聲10 min使混合溶液分散均勻。將制備好的分散液放入-55 ℃冰箱中冷凍,再移至真空冷凍干燥機(jī)中干燥48 h,得到MOF-808@ANFs氣凝膠樣品。將氣凝膠樣品放入真空烘箱在100 ℃下真空干燥12 h,以完成MOFs的活化。

1.4 CEES降解性能測(cè)試

采用CEES模擬劑來(lái)研究對(duì)芥子氣的催化降解性能:先將體積為20 mL的玻璃瓶在70 ℃下干燥12 h,再放入40 mg的MOF-808@ANFs氣凝膠,將5 μL CEES引入玻璃瓶中,在室溫條件下放置于黑暗中進(jìn)行降解,分別在10 min、20 min、30 min、1 h、6 h、10 h和24 h向玻璃瓶中加入2 mL乙腈萃取反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行氣相色譜測(cè)試。根據(jù)線下峰面積的平方根(x)與CEES質(zhì)量濃度(y,mg/L)的線性方程y = 0.004x + 0.055 7(R2=0.993 8),計(jì)算CEES的質(zhì)量濃度,再根據(jù)式(1)計(jì)算CEES降解率。

η = (1 - ρ/ρ0) × 100%(1)

式中:η為CEES的降解率(%);ρ為降解后CEES質(zhì)量濃度(mg/L);ρ0為CEES初始質(zhì)量濃度(mg/L)。

1.5 測(cè)試與表征

采用SEM觀察樣品形貌;用傅里葉變換紅外光譜儀分析化學(xué)結(jié)構(gòu);用X射線衍射儀進(jìn)行晶體的物相分析和結(jié)構(gòu)分析;用TGA從室溫升至800 ℃分析負(fù)載量;用全自動(dòng)比表面及孔隙度分析儀(BET)分析樣品的比表面積和孔隙率;用GC監(jiān)測(cè)去污情況;用熱紅外成像儀和熱導(dǎo)儀進(jìn)行隔熱測(cè)試;用電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行壓縮測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2.1 芳綸納米纖維磷酸處理分析

由于芳綸納米纖維(ANFs)具有化學(xué)惰性,難以使MOF-808在芳綸纖維上有效附著,為此,本文首先用PA溶液處理ANFs。圖1為ANFs使用PA處理前后的紅外光譜圖。

由圖1可以看出:3 320 cm-1處為酰胺基團(tuán)中N—H的伸縮振動(dòng);1 640 cm-1處為C■O的伸縮振動(dòng)(酰胺1帶);1 520 cm-1處為N—H的面內(nèi)彎曲振動(dòng)(酰胺2帶);1 250 cm-1處為C—N的伸縮振動(dòng)(酰胺3帶);660 cm-1處為N—H平面彎曲峰。與未改性的ANFs相比,改性后的ANFs纖維在3 320、2 980、2 872和1 760 cm-1處的特征吸收峰,表明處理后ANFs表面出現(xiàn)羥基和羧基[21]。

以上變化可以通過(guò)PA處理對(duì)芳綸的改性機(jī)理解釋:芳綸中的酰胺鍵具有強(qiáng)給電子能力,增強(qiáng)了苯環(huán)上鄰位和對(duì)位—H的反應(yīng)活性。在處理過(guò)程中,一些—OH通過(guò)親電取代反應(yīng)引入到苯環(huán)上,因而在紅外光譜中3 320 cm-1處形成—NH2和—OH的締合峰。同時(shí),少量的酰胺基團(tuán)會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)產(chǎn)生更多的極性氨基。另外,羧基和羥基引入,有利于提高其表面活性,為MOFs提供生長(zhǎng)點(diǎn),從而提高M(jìn)OFs在纖維表面的負(fù)載量。

2.2 MOF-808@ANFs氣凝膠形貌與結(jié)構(gòu)分析

2.2.1 表面形貌

利用水熱法研究了MOF-808在ANFs的表面生長(zhǎng)情況,并利用冰模板法制備了氣凝膠。氣凝膠的SEM和實(shí)物如圖2所示。由圖2(a)可以看出,纖維表面光滑,纖維直徑約在50~200 nm;由圖2(b)和圖2(c)的對(duì)比可以發(fā)現(xiàn),相同水熱條件下,MOF-808未經(jīng)PA處理的ANFs表面負(fù)載量較少,而經(jīng)PA處理后,MOF-808的負(fù)載量顯著提高,在ANFs表面形成了高密度的MOF-808層;圖2(d)為MOF-808@ANFs氣凝膠實(shí)物圖,其密度僅為3.1 mg/cm3,表現(xiàn)出輕質(zhì)特性。

在分散液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%的條件下,通過(guò)調(diào)控MOFs前驅(qū)液與ANFs的配比,研究前驅(qū)液用量對(duì)MOF-808@ANFs結(jié)構(gòu)的影響,如圖3和表1所示。

由圖3可以看出,隨著加入前驅(qū)液的增加,MOF-808的負(fù)載量明顯提高。由表1可見(jiàn),MOF-808@ANFs-1氣凝膠、MOF-808@ANFs-2氣凝膠和MOF-808@ ANFs-3氣凝膠中MOFs的負(fù)載量分別為20.46%、65.64%、125.56%。

2.2.2 TGA曲線

圖4所示為氣凝膠的TGA曲線。

圖4中,在MOF-808@ANFs氣凝膠材料中主要觀察到3個(gè)階段:復(fù)合材料在100 ℃之前的整體質(zhì)量下降是由于水和溶劑的去除;335.59 ℃時(shí),Zr—O配位鍵分解以及H3BTC開(kāi)始分解成二氧化碳;溫度達(dá)到540.85 ℃,MOF-808骨架完全坍塌,芳綸骨架開(kāi)始發(fā)生分解,直至1 000 ℃,MOF-808@ANFs-1氣凝膠、MOF-808@ANFs-2氣凝膠和MOF-808@ANFs-3氣凝膠質(zhì)量保持率分別為52.56%、52.38%和30.01%??梢?jiàn)負(fù)載越大質(zhì)量損失越大,與上述所得質(zhì)量負(fù)載情況相符。

2.2.3 XRD譜圖

利用X射線衍射儀(XRD)對(duì)芳綸纖維上顆粒物的晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征,如圖5所示。

圖5顯示了原始不同質(zhì)量比的MOF-808@ANFs的XRD對(duì)比圖譜,可見(jiàn)MOF-808@ANFs在2θ = 8.3°、8.7°、10.0°和10.9°處出現(xiàn)的衍射峰正對(duì)應(yīng)于MOF-808的(311)、(222)、(400)和(331)晶面,與MOF-808晶體粉末的XRD圖具有類似的峰位和峰強(qiáng)度,表明通過(guò)溶劑熱法可在ANFs表面原位生長(zhǎng)沒(méi)有改變MOF-808晶體結(jié)構(gòu)[22]。

2.2.4 比表面積及其孔隙結(jié)構(gòu)

通過(guò)N2吸附-脫附等溫線分析了樣品的比表面積和孔隙率,如圖6所示。

圖6(a)中,MOF-808@ANFs氣凝膠屬于 Type-Ⅰ型吸附-脫附等溫線,說(shuō)明MOF-808@ANFs氣凝膠具有微孔/介孔結(jié)構(gòu)。MOF-808@ANFs-1、MOF-808@ANFs-2和MOF-808@ANFs-3的比表面積分別為211.953、283.926和408.267 m2/g。由此可見(jiàn),隨著加入前驅(qū)液的增加,MOF-808@ANFs氣凝膠的比表面積隨著增加,樣品MOF-808@ANFs-3產(chǎn)生了最大的N2氣體物理吸附能力,這與相應(yīng)的SEM圖 (圖3)和XRD分析(圖5)一致。此外,3種樣品的孔徑分布也同樣在圖6(b)中給出,可以看到MOF-808平均孔徑分別分布在1.9~2.3 nm,與之前報(bào)道的MOF-808粉末相似。由于化學(xué)戰(zhàn)劑分子的典型尺寸為 0.5~1.0 nm,因此芥子氣很容易進(jìn)入MOF-808@ANFs氣凝膠的孔隙內(nèi)部與更多位點(diǎn)結(jié)合。由此說(shuō)明,MOF-808@ANFs氣凝膠顯示出了豐富的微孔/介孔結(jié)構(gòu),為CEES的去除提供了條件。

2.3 芥子氣模擬劑降解性能

本文利用CEES為芥子氣模擬劑,研究了MOF-808@ANFs氣凝膠對(duì)化學(xué)戰(zhàn)劑的降解性能,結(jié)果如圖7所示。

由圖7可知,降解 24 h 后,MOF-808@ANFs-1、MOF-808@ANFs-2、MOF-808@ANFs-3對(duì)CEES 的降解率分別為78.24%、80.39%和90.97%,降解的半衰期分別為102.45、64.87和30.11 min,說(shuō)明該材料對(duì)CEES有良好的降解效果,并隨著MOF-808負(fù)載量的提高,降解效果越明顯。

2.4 隔熱性能分析

芳綸納米纖維氣凝膠作為一種超輕多孔材料,具有與環(huán)境空氣相當(dāng)?shù)某蜔釋?dǎo)率和優(yōu)異的隔熱性能,由此可以推斷,以芳綸氣凝膠作為基底,MOF-808@ANFs氣凝膠復(fù)合材料也具有優(yōu)異的隔熱性能。將此樣品置于加熱源(200 ℃)上來(lái)評(píng)估其隔熱性能,并記錄該樣品表面不同時(shí)間的溫度。圖8所示為MOF-808@ANFs-3和ANFs氣凝膠的紅外熱成像。

由圖8可知,氣凝膠表面溫度遠(yuǎn)低于加熱板溫度,且溫差隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而有所增大。在5 min時(shí),MOF-808@ANFs-3氣凝膠表面溫度為70.8 ℃,芳綸納米纖維氣凝膠表面溫度為77.6 ℃;隨著時(shí)間延長(zhǎng),樣品表面溫度逐漸上升,直至30 min時(shí),MOF-808@ ANFs-3氣凝膠表面溫度達(dá)到79.4 ℃,芳綸納米纖維氣凝膠表面溫度達(dá)到82.6 ℃。眾所周知,多孔材料的傳熱包括熱傳導(dǎo),熱輻射和熱對(duì)流,熱量由氣凝膠材料的底部自下而上通過(guò)孔隙向上傳遞,具有更密集孔隙的MOF-808@ANFs-3氣凝膠相對(duì)于芳綸納米纖維氣凝膠對(duì)熱量的傳遞具有一定的阻隔效果,因此具有更良好的隔熱效果,證實(shí)了MOF-808@ANFs-3氣凝膠具有優(yōu)異的隔熱性能。

導(dǎo)熱系數(shù)反映了隔熱材料的導(dǎo)熱能力,因此氣凝膠的導(dǎo)熱系數(shù)即可表明其隔熱性能。本文通過(guò)測(cè)試氣凝膠材料的導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)一步評(píng)估了氣凝膠的隔熱性能,如圖9所示。

由圖9可以看出,MOF-808@ANFs-1、MOF-808@ ANFs-2、MOF-808@ANFs-3氣凝膠的導(dǎo)熱系數(shù)分別為0.029 3、0.028 1和0.027 5 W/(m·K),明顯低于芳綸納米纖維氣凝膠0.030 1 W/(m·K)的熱導(dǎo)率。由此可知,由于MOF-808@ANFs氣凝膠內(nèi)部的多空網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),以及大量MOFs顆粒所引入的密集孔隙,使該材料在室溫下具有較低的熱導(dǎo)率,且隨著MOFs負(fù)載量的增加,熱導(dǎo)率越低,隔熱效果越好。

2.5 力學(xué)性能分析

圖10所示為MOF-808@ANFs-3氣凝膠的壓縮回彈曲線。

由圖10可見(jiàn),氣凝膠在受到30%的壓縮形變時(shí),仍保持了很好的結(jié)構(gòu)完整性,說(shuō)明其具有抗壓縮性能。從圖10中可以看到壓縮過(guò)程分為3個(gè)區(qū)域:當(dāng)應(yīng)變lt;3%時(shí)為線性彈性區(qū),形變主要由纖維的柔性引起,其壓縮應(yīng)力幾乎保持不變;當(dāng)3%lt;應(yīng)變lt;20%,應(yīng)力隨著應(yīng)變?cè)龃蠖€性增加,說(shuō)明其內(nèi)部胞腔結(jié)構(gòu)保持良好;當(dāng)應(yīng)變gt;20%時(shí),其應(yīng)力迅速增加,表明其內(nèi)部纖維間孔隙被高度壓縮而變得致密,此時(shí)仍可保持結(jié)構(gòu)完整性,說(shuō)明纖維間因物理/化學(xué)作用產(chǎn)生了牢固的結(jié)合。這種現(xiàn)象與彈性氣凝膠典型的壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線相符,說(shuō)明MOF-808@ANFs氣凝膠可承受一定的壓縮形變,具有良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

3 結(jié) 論

針對(duì)化學(xué)戰(zhàn)劑芥子氣的吸附與降解問(wèn)題,本文提出了以芳綸納米纖維氣凝膠為基底,通過(guò)溶劑熱方法在芳綸纖維上原位負(fù)載MOF-808,構(gòu)建MOF-808@ANFs氣凝膠。由于芳綸纖維具有化學(xué)惰性,使用直接溶劑熱合成法難以使MOF-808在芳綸纖維上有效附著,因此在使用前先用磷酸對(duì)芳綸納米纖維進(jìn)行功能化處理,使芳綸表面富集含氧基團(tuán),如羧基和羥基活性基團(tuán)。在此基礎(chǔ)上,探究了MOFs負(fù)載量的問(wèn)題,分析了該材料對(duì)芥子氣模擬劑的降解性能,主要結(jié)論如下:

(1) 通過(guò)對(duì)芳綸納米纖維進(jìn)行磷酸功能化處理,實(shí)現(xiàn)了MOF-808在芳綸納米纖維上的有效原位生長(zhǎng),成功構(gòu)建了MOF-808@ANFs氣凝膠。通過(guò)SEM和XRD形貌和結(jié)構(gòu)表征證明,通過(guò)調(diào)節(jié)金屬鹽ZrOCl2·8H2O與ANFs的質(zhì)量比,可調(diào)控MOF-808的負(fù)載量。

(2) 本文所制備的MOF-808@ANFs氣凝膠材料具有較高的比表面積(可達(dá)408.267 m2/g),且芳綸納米纖維氣凝膠本身的超高孔隙結(jié)構(gòu)也使其具有很強(qiáng)的吸附性,與MOF-808能形成宏觀-微觀的雙重吸附效果,可增加活性位點(diǎn)與CEES分子的接觸。在Zr4+的密集攻擊下,CEES上的C-Cl鍵快速斷裂而水解失毒。經(jīng)過(guò)降解測(cè)試分析, MOF-808@ANFs氣凝膠對(duì)芥子氣模擬劑具有良好的吸附和降解效果,24 h內(nèi)可達(dá)到90.97%的降解率,半衰期為30.11 min。

(3) 所制備的MOF-808@ANFs納米纖維氣凝膠不僅具有多孔、輕質(zhì)和柔性的優(yōu)勢(shì),并表現(xiàn)出良好的隔熱性能和壓縮性能,在防護(hù)服的實(shí)際應(yīng)用中具有突出優(yōu)勢(shì),可廣泛應(yīng)用于氣體防護(hù)領(lǐng)域。

參考文獻(xiàn):

[1] " "ZHANG X L, SUN Y X, LIU Y F, et al. UiO-66-NH2 fabrics:Role of trifluoroacetic acid as a modulator on MOF uniform coating on electrospun nanofibers and efficient decontamination of chemical warfare agent simulants[J]. ACS Applied Materials amp; Interfaces, 2021, 13(33): 39976-39984.

[2] " "SCHWENK M. Chemical warfare agents: Classes and targets[J]. Toxicology Letters, 2018, 293: 253-263.

[3] " "KEHE K, BALSZUWEIT F, STEINRITZ D, et al. Molecular toxicology of sulfur mustard-induced cutaneous inflammation and blistering[J]. Toxicology, 2009, 263(1):12-19.

[4] " "MALAVIYA R, LASKIN J D, LASKIN D L. Long-term respiratory effects of mustard vesicants[J]. Toxicology Letters, 2020, 319:168-174.

[5] " "SON F A, WASSON M C, ISLAMOGLU T, et al. Uncovering the role of metal-organic framework topology on the capture and reactivity of chemical warfare agents[J]. Chemistry of Materials, 2020, 32(11): 4609-4617.

[6] " "HENYCH J, ?譒■ASTNY M, N?魫ME■KOV?魣 Z, et al. Bifunctional TiO2/CeO2 reactive adsorbent/photocatalyst for degradation of bis-p-nitrophenyl phosphate and CWAs[J]. Chemical Engineering Journal, 2021, 414: 128822.

[7] " "NAGPAL M, KAKKAR R. Use of metal oxides for the adsorptive removal of toxic organic pollutants[J]. Separation and Purification Technology, 2019, 211: 522-539.

[8] " "YAN Z S, LIU X Y, SI Y, et al. Ternary-porous conjugated N-halamine nanofibers/graphene aerogels for rechargeable degradation of mustard gas[J]. Advanced Functional Materials,2022, 32(39):2206018.

[9] " "CHEUNG Y H, MA K K, VAN LEEUWEN H C, et al. Immobilized regenerable active chlorine within a zirconium-based MOF textile composite to eliminate biological and chemical threats[J]. Journal of the American Chemical Society, 2021, 143(40):16777-16785.

[10] "LIU Y Y, HOWARTH A J, VERMEULEN N A, et al. Catalytic degradation of chemical warfare agents and their simulants by metal-organic frameworks[J]. Coordination Chemistry Reviews, 2017, 346:101-111.

[11] "LI H L, EDDAOUDI M, O′KEEFFE M, et al. Design and synthesis of an exceptionally stable and highly porous metal-organic framework[J]. Nature, 1999, 402(6759):276-279.

[12] "PHADATARE A, KANDASUBRAMANIAN B M. Organic framework functionalized fabrics for detoxification of chemical warfare agents[J]. Industrial amp; Engineering Chemistry Research, 2020, 59(2):569-586.

[13] "MONDAL S S, HOLDT H J. Breaking down chemical weapons by metal-organic frameworks[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2016, 55(1):42-44.

[14] "MONDLOCH J E, KATZ M J, ISLEY W C, et al. Destruction of chemical warfare agents using metal-organic frameworks[J]. Nature Materials, 2015,14(5):512-516.

[15] "KIRLIKOVALI K O, CHEN Z J, ISLAMOGLU T, et al. Zirconium-based metal-organic frameworks for the catalytic hydrolysis of organophosphorus nerve agents[J]. ACS Applied Materials amp; Interfaces, 2020, 12(13):14702-14720.

[16] "孫亞昕, 張秀玲, 習(xí)海玲, 等. 金屬-有機(jī)框架基柔復(fù)合材料研究進(jìn)展[J]. 精細(xì)化工, 2020,37(7):1334-1342.

SUN Y X, ZHANG X L, XI H L, et al. Research progress of metal-organic frame-based flexible composites[J]. Fine Chemicals, 2020,37(7):1334-1342(in Chinese).

[17] "DE KONING M C, VAN GROL M, BREIJAERT T. Degradation of paraoxon and the chemical warfare agents VX, tabun, and soman by the metal-organic frameworks UiO-66-NH2, MOF-808, NU-1000, and PCN-777[J]. Inorganic Chemistry, 2017,56(19):11804-11809.

[18] "PETERSON G W, LU A X, EPPS T H, et al. Tuning the morphology and activity of electrospun polystyrene/UiO-66-NH2 metal-organic framework composites to enhance chemical warfare agent removal[J]. ACS Applied Materials amp; Interfaces, 2017,9(37):32248-32254.

[19] "SEO J Y, CHO K Y, LEE J H, et al. Continuous flow composite membrane catalysts for efficient decomposition of chemical warfare agent simulants[J]. ACS Applied Materials amp; Interfaces, 2020, 12(29):32778-32787.

[20] "SHI L, LIN Y, HUAN S, et al. Lightweight aramid nanofiber aerogel with a hierearchical cellular structure for thermal insulation[J]. ACS Applied Polymer Materials, 2022, 4(12):9305-9312.

[21] nbsp;LU Z Q, HU W J, XIE F, et al. Highly improved mechanical strength of aramid paper composite via a bridge of cellulose nanofiber[J]. Cellulose, 2017, 24(7):2827-2835.

[22] "張博寧,孫亞昕,吳遙,等. MOF-808@PAN納米纖維膜制備及其降解芥子氣模擬劑性能[J]. 精細(xì)化工, 2021,38(6):1177-1182.

ZHANG B N, SUN Y X, WU Y, et al. Preparation of MOF-808@PAN nanofiber membrane and its degradation performance of mustard gas simulation agent[J]. Fine Chemicals, 2021,38(6):1177-1182(in Chinese).

本文引文格式:

石磊, 劉紅巖, 姜楠, 等. MOF-808@ANFs氣凝膠的制備及其對(duì)CEES的催化降解[J]. 天津工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2024, 43(5): 38-44.

SHI L, LIU H Y, JIANG N, et al. Preparation of MOF-808@ANFs aerogels and its catalytic degradation of CEES[J]. Journal of Tiangong University, 2024, 43(5): 38-44(in Chi-nese).

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