金属_共价有机框架材料的制备及催化_抗菌性能研究.pdf

摘要

各种抗生素及有机染料的大量使用，造成了日益严峻的环境问题，也给人类

健康产生了巨大威胁。研发一种安全、高效、且不易引发细菌耐药的催化降解及

抗菌材料是解决环境污染问题的关键。金属/共价有机框架(MOF/COF)由于比

表面积大、孔径有序规整、易于表面修饰及稳定性高等特点，在催化、分析监测

及吸附分离等方面有着广泛的应用。本文采用简便的工艺合成了金属及共价有机

框架复合材料，对其催化降解及抑菌性能进行了研究。主要研究内容如下：

（1）采用2,4,6-三甲酰基间苯三酚分别与四种二氨基嘧啶配体（2,4-二氨基

-6-甲氧基嘧啶、4,6-二氨基-2-巯基嘧啶、2,4-二氨基-6-氯嘧啶、2,4-二氨基-6-羟

基嘧啶）通过一锅法反应合成了四种不同的COFs(COFTB-AD、COFTB-DT、COFTB-

DC、COFTB-DH)。测试了四种COFs在相同光照条件下对有机染料罗丹明B（Rh

B）的催化降解及对大肠杆菌的抗菌性能。四种COFs催化降解性能依次是：

COFTB-ADCOFTB-DCCOFTB-DTCOFTB-DH；灭菌性能依次是：COFTB-AD＞

COFTB-DC＞COFTB-DT＞COFTB-DH。说明含甲氧基的COFTB-AD具有较好的染料

降解性能及抗菌性能，罗丹明B的降解效率达95%，杀菌率可达99%。此外，

COFTB-AD还具有较好的可循环使用性能。

（2）以2,4,6-三甲酰基间苯三酚和4,6-二氨基嘧啶为前驱体，均三甲苯和

1,4-二氧六环为溶剂，在纳米氮化碳(g-CN)存在下采用一锅法制备了g-

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CN/COF复合材料。后加入磁性铁酸锰(ＭnFeO)纳米粒子，制备了g-

34TR-PY24

CN/COF-MnFeO三元复合材料。在光电流为20μA，波长大于400nm的

34TR-PY24

氙灯下辐射20min，g-CN/COF-MnFeO，g-CN/COF，COF，

34TR-PY2434TR-PYTR-PY

MnFeO和g-CN材料对RhB光催化降解率分别是99%、98%、60%、30%，

2434

42%，灭菌率分别是：99%、92%、58%、52%、64%。因此，这四种材料光催化

活性大小顺序分别为：g-CN/COF-MnFeO≈g-CN/COFCOF

34TR-PY2434TR-PYTR-PY

g-CN。实验结果说明磁性材料g-CN/COF-MnFeO除了具有优秀的催

3434TR-PY24

化降解和灭菌性能还具有良好的可循环使用性能。

（3）以2-甲基咪唑与Co(NO)·6HO为原料，合成了MOFZIF-67。后掺

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入Mn2+制备Mn@ZIF-67复合材料。利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射

及红外光谱等表征手段对材料的形貌和结构进行了表征。Mn@ZIF-67复合材料

在弱酸性溶液中具有优秀的氧化物模拟酶性能。加入基质TMB后，Mn@ZIF-67