表面涂层对金属有机纳米管水分吸附和选择性的影响研究

来自 实验室仪器网

最近一项研究探讨了改变金属有机纳米管（UMONT）的表面如何影响其吸水能力。研究人员调查了增加表面涂层的疏水性是否会影响水的吸收和吸附选择性，为表面化学如何影响纳米多孔材料中的水行为提供了新的见解。发表在《先进材料界面》。

具有可控吸水量的纳米多孔材料对于增强水净化和能源技术至关重要。混合碳基纳米多孔化合物，例如MOF和金属有机纳米管(MONT)，由于孔隙率高，具有出色的吸附能力和低温释放能力。它们的可调性也使其成为定制吸水性能的理想选择。

然而，与其他气体或溶剂相比，许多此类材料在水选择性方面存在问题。调整孔径可以提高选择性，但通常会减慢水的吸收和扩散。

为了解决这个问题，研究人员研究了不同的表面涂层三氟乙酸铵(ATFA)、聚偏氟乙烯(PVDF)和聚丙烯腈(PAN)——对UMONT（一种先前合成的基于MONT的材料）的吸水率和选择性的影响。

UMONT是使用哌嗪、亚氨基二乙酸盐(IDA)和硝酸铀酰六水合物合成的，然后在闪烁瓶中结晶。X射线衍射(XRD)证实了UMONT的晶胞结构，而粉末XRD(PXRD)验证了其本体纯度。

为了涂覆表面涂层，将UMONT样品浸入不同的涂层溶液中，并在室温下搅拌24小时。对ATFA涂层样品进行进一步超声处理、过滤、冲洗和风干。分别使用乙醚和二甲基甲酰胺作为溶剂来涂覆PVDF和PAN涂层。

然后使用PXRD分析涂层材料的结构稳定性，同时使用扫描电子显微镜(SEM)检查表面形貌。使用能量色散X射线光谱（EDS）结合SEM和傅里叶变换红外（FTIR）光谱对材料进行了额外的表征。为了评估吸水情况，在饱和环境中进行了16小时的批量实验，而用甲醇、乙醇和

D2O也进行了测试。采用热重分析(TGA)研究水释放行为。PXRD分析表明，ATFA涂层的UMONT保留了其原始晶体结构，表明涂层不会降解材料。1%PVDF涂层样品也观察到了类似的结果。

然而，随着PVDF浓度的增加，衍射强度会降低，表明材料性质发生了变化。PAN涂层UMONT也出现了类似的趋势，尽管效果不太明显。

SEM-EDS成像证实，原始UMONT具有光滑的表面和高结晶度。PVDF涂层样品保持结构完整性，但出现轻微开裂和粗糙，而ATFA涂层样品保留了与未涂层材料相似的形态。

涂层UMONT材料的总吸水率低于原始UMONT。在改性样品中，ATFA涂层UMONT的吸水率最低。

对于PVDF涂层，吸水量随PVDF含量增加而增加，但浓度越高，吸水量就越大。相比之下，随着聚合物含量的增加，PAN涂层的吸水量持续下降。

TGA结果表明，水释放温度取决于表面涂层。PristineUMONT在约40°C时释放水，与涂有1-4%PVDF的样品相似。然而，对于5%PVDF，水释放速度明显较慢，最高可达130°C，这在ATFA和PAN涂层样品中也观察到了。

这些发现表明，表面化学在UMONT中的水吸附和解吸行为中起着重要作用。结果表明，水吸收过程分为两步，受涂层材料和纳米管晶体表面相互作用的影响。需要进一步研究才能充分了解这些涂层如何影响材料内的孔隙结构和水的扩散。

» 仪器设备 购买 咨询