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MIL-53(Ga)-NH2复合光催化的合成及其性能研究

引言

1.1研究的背景从长远来看，人类的增长和环境是不可分割的关系。当煤炭、石油和天然气等化石燃料被燃烧时，它们会排放出二氧化碳和二氧化氮。由于温室效应和冰川融化的影响，因为环境污染，导致这些情况的污染物增加。这是人类可持续发展的长期问题，必须在使用可再生资源和减少温室气体排放之间找到一个折中的答案。为了保护野生动物，减少污染，刺激经济，造福公众，我们将需要从传统的化石燃料过渡到太阳能，并大力转变为太阳能。许多人已经认识到，社会将需要可持续的可再生能源。尽管保持充足的能源供应对于应对能源短缺和环境问题至关重要，但太阳能有很多优势，包括长期的可持续性、高能量和零污染。全世界无数的科学家一直在寻求寻找和使用最有效的转换和利用太阳能的方法，这又产生了众多的科学突破。紫外线可以分解TiO2，产生O2和H2。该实验是由Fujishima和Honda[1]发现的，他们在20世纪70年代首次发现了这一现象，这进一步使这一想法合法化。为了克服与环境污染和能源匮乏有关的两个主要问题，应该利用半导体光催化，它集中于太阳能的转换和储存。

如今，人们更加注重健康，他们对自己生活的环境有更高的期望。另一方面，由细菌和病毒等病原体引起的人类疾病的威胁从未消失过。细菌是一种生物细胞。它们构成了原核微生物的一个大领域。细菌通常只有几微米长，有许多形状，从球体到杆状和螺旋状。细菌栖息在壤、水、酸性温泉、放射性废物[2]和地壳深处的生物圈。细菌还与植物和动物建立了共生和寄生关系。大多数细菌还没有被定性，只有大约27%的细菌门类有可以在实验室中培养的物种。在人类和大多数动物中，最大数量的细菌存在于肠道中，还有大量的细菌存在于皮肤上。[3]尽管人体中的绝大多数细菌由于免疫系统的保护作用而变得无害，但细菌中的有些致病菌会导致人体感染各种各样的疾病，金黄色葡萄球菌就是其中一个。

金黄色葡萄球菌是一种革兰氏阳性、圆形的细菌，属于韧皮科，是人体微生物群的通常成员，经常在上呼吸道和皮肤上发现。

金黄色葡萄球菌代谢是好氧或厌氧的，不需要特别苛刻的环境条件，并且在37℃下生长最好。因此，细菌可以用简单的营养琼脂来培养，不需要专门的培养基[4]。

虽然金黄色葡萄球菌通常作为人类微生物群的共生菌，但它也可能成为机会性病原体，是皮肤感染（包括脓肿）、呼吸道感染（如鼻窦炎）和食物中毒的常见原因。近几年，金黄色葡萄球菌引发的食物中毒报道层出不穷，由金黄色葡萄球菌引起的食物中毒占食源性微生物食物中毒事件的25%左右，金黄色葡萄球菌成为仅次于沙门氏菌和副溶血杆菌的第三大微生物致病菌。

1.2金属-有机骨架配合物（MOFs）

1.2.1MOFs的结构

金属有机框架（MOFs）是一类由金属离子或金属簇与有机配体配位组成的化合物，形成一维、二维或三维结构。它们是配位聚合物的一个亚类，其特殊之处在于它们通常是多孔的。包括的有机配体有时被称为支柱或

连接体，一个例子是1,4-苯二甲酸（BDC）。更正式地说，金属有机框架是一个含有潜在空隙的有机配体的协调网络。配位网络是一种通过重复配位实体在一个维度上延伸的配位化合物，但在两个或多个单独的链、环或螺线链接之间有交联，或通过重复配位实体在两个或三个维度上延伸的配位化合物；最后，配位聚合物是一种具有重复配位实体在一个、两个或三个维度上延伸的配位化合物。在某些情况下，孔隙在消除客体分子（通常是溶剂）时是稳定的，可以用其他化合物重新填充。MOFs由两个主要部分组成：一个金属离子或金属离子簇和一个称为连接物的有机分子。由于这个原因，这些材料经常被称为有机-无机混合材料；然而，最近已经明确不鼓励使用这个术语。[5]

1.2.2MOFs的分类与合成

MOFs材料一般是由有机配体和金属中心组成，根据其组分单元和合成方面，可以分为以下四大类：网状金属-有机骨架材料(isoreticularmetal-organicframeworks，IRMOFs)；类沸石咪唑酯骨架材料(zeoliticimidazolate

frameworks，ZIFs)；来瓦希尔骨架材料(materialsofinstituteLavoisierframeworks，MILs)；孔-通道式骨架材料(pocket-channelframeworks，PCNs)。只要改变其结构或其中的一种元素，这些MOFs可以相互转化，并通过修改其结构或其中的一个元素来改变其特性。在未来，这些发展将对各种领域产生重大影响。

近年来，随着科技的进步[6]，溶剂扩散法、离子液体法等先进技术越来越多的被用于MOFs材料的合成。

一般合成

对MOFs的研究是从