有機染料と重金属イオンの吸着のためのナノセルロースエアロゲルとCu-BTC/ナノセルロースエアロゲル複合材料の合成

オープン金属部位、特にCu-BTCを備えたMOFS化合物は、吸着および触媒の用途の大きな可能性を秘めています。ただし、パウダー状の形態はアプリケーションを制限します。この問題を克服するほぼ新しい方法の1つは、それらを立って柔軟なエアロゲルマトリックスに閉じ込めて、階層的な多孔質複合材を形成することです。この研究では、Cu-BTC/CNC（結晶ナノセルロース）およびCu-BTC/NFC（ナノフィビロードセルロース）エアゲル複合材料を合成しました。- 乾燥。また、純粋なナノセルロースエアロゲル（CNCおよびNFCエアロゲル）は、ピーナッツシェルから分離されたセルロースから合成されています。走査型電子顕微鏡（SEM）、フーリエ変換赤外線（FT-IR）スペクトル、およびX線回折（XRD）を利用して、調製材料の構造と形態を評価しました。有機色素（コンゴ赤）およびヘビーメタルイオン（MN7+）の純粋なCNCエアロゲルとCu-BTC/NFCエアロゲル複合体の吸着能力を研究および測定し、誘導結合プラズマ光学放出分析（ICP-それぞれOES）。Cu-BTC/NFC Airgel Compositeは、Congo Redの優れた吸着能力を示すと結論付けられました。この複合材料の吸着プロセスは、コンゴ赤の最大単層吸着能力が39 mg/gの擬似秒速度モデルとラングミュア等温線によってよりよく説明されています。それにもかかわらず、CNCエアロゲルはコンゴレッドの吸着を示していません。CNCエアロゲルとCu-BTC/NFCエアロゲル複合材料は、溶液中の二次製品を放出することなく、二酸化マンガンに還元することにより、水から過マンガン酸イオンを水から除去することができることを意味します。

MOFs compounds with open metal sites, particularly Cu-BTC, have great potential for adsorption and catalysis applications. However, the powdery morphology limits their applications. One of the almost new ways to overcome this problem is to trap them in a standing and flexible aerogel matrix to form a hierarchical porous composite. In this work, Cu-BTC/CNC (crystalline nanocellulose) and Cu-BTC/NFC (nanofibrillated cellulose) aerogel composites were synthesized using a direct mixing method by the addition of Cu-BTC powder to the liquid precursor solution followed by gelation and freeze-drying. Also, pure nanocellulose aerogels (CNC and NFC aerogels) have been synthesized from cellulose isolated from peanut shells. Scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared (FT-IR) spectra, and X-ray diffraction (XRD) were utilized to evaluate the structure and morphology of the prepared materials. The adsorption ability of pure CNC aerogel and Cu-BTC/NFC aerogel composite for organic dye (Congo Red) and heavy metal ion (Mn7+) was studied and determined by the UV-Vis spectrophotometry and inductively-coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES), respectively. It was concluded that Cu-BTC/NFC aerogel composite shows excellent adsorption capacity for Congo Red. The adsorption process of this composite is better described by the pseudo-second-order kinetic model and Langmuir isotherm, with a maximum monolayer adsorption capacity of 39 mg/g for Congo Red. Nevertheless, CNC aerogel shows no adsorption for Congo Red. Both CNC aerogel and Cu-BTC/NFC aerogel composite act as a monolith standing solid reducer, which means they could remove permanganate ions from water by reducing it into manganese dioxide without releasing any secondary product in the solution.