Příprava a adsorpční vlastnosti organokovových sítí (MOFs).

Jana NOVOTNÁ

Bachelor's thesis

Preparation and adsorption properties of metal-organic frameworks (MOFs)

Abstract:

V této práci jsou testovány adsorpční vlastnosti materiálu typu organokovové sítě (MOFs). Materiál Cu3(BTC)2 (BTC = benzen-1,3,5-trikarboxylová kyselina) byl připraven solvotermální metodou, jeho složení bylo ověřeno stanovením obsahu Cu pomocí AAS nebo termoanalyticky. Termická stabilita materiálu v proudu dusíku byla stanovena na teplotu 370°C. Adsorpcí CO2 bylo zjištěno, že materiál má velký povrch v mikropórech (2018 m2.g?1). Povrch zjištěný z adsorpce N2 byl 23,55 m2.g?1. Na materiál Cu3(BTC)2 byla adsorbována methylenová modř a ionty Zn2+ resp. Ni2+. Zjištěné adsorpční kapacity materiálu byly 0,9 mmol/g pro methylenovou modř, 0,55 mmol/g pro Zn2+ a 0,05 mmol/g pro Ni2+. Při adsorpci iontů kovů docházelo k uvolnění Cu2+ do roztoku. Desorpční izoterma Cu2+ měla stejný průběh jako adsorpční izoterma Zn2+ iontů (při adsorpci Zn2+), desorbované množství Cu2+ je také 0,55 mmol/g. Desorpční izoterma Cu2+ získaná při adsorpci Ni2+ iontů vykazovala nárůst s rostoucí rovnovážnou koncentrací Ni2+. Z výsledků experimentů lze usuzovat, že Cu3(BTC)2 není příliš vhodným adsorbentem pro kovy z roztoku.

Abstract:

The adsorption properties of metal organic frameworks (MOFs) were studied in this work. The material Cu3(BTC)2 (BTC = 1,3,5-benzenetricarboxylic acid) was prepared by solvothermal synthesis, its composition was verified by determining the Cu content by AAS or thermoanalytically. The thermal stability of the material in a flow of nitrogen was determined to be 370°C. By adsorption of CO2 it was found that the material has a large surface area in micropores (2018 m2.g-1). By adsorption of N2, the surface area was determined to be 23.55 m2.g-1. Methylene blue and Zn2+ and Ni2+ ions were adsorbed on the material Cu3(BTC)2. Detected adsorption capacities of the material were 0.9 mmol/g of methylene blue, 0.55 mmol/g for Zn2+ and 0.05 mmol/g for Ni2+. Release of Cu2+ into the solution occurred during the adsorption of metal ions. The desorption isotherm of Cu2+ had the same progress as the adsorption isotherm of Zn2+ ions (during the adsorption of Zn2+), the desorbed amount of Cu2+ is also 0.55 mmol/g. The desorption isotherm of Cu2+ obtained during the adsorption of Ni2+ ions demonstrated increase with increasing equilibrium concentration of Ni2+. Based on the results of the experiments it can be concluded that the Cu3(BTC)2 is not particularly suitable adsorbent for metals from solution.

Keywords

MOFs, Cu3(BTC)2, adsorpce, methylenová modř, Zn2+, Ni2+

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 23. 4. 2014

Accessible from:: 23. 4. 2014

Thesis defence

• Supervisor: Doc. RNDr. Václav Slovák, Ph.D.

University of Ostrava

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Chemistry / Chemistry