论文总字数：19825字

摘 要

近年来，抗生素污染已经对人类和环境造成了巨大的威胁，如何降解抗生素成为了研究者的热门问题。而新型MOF材料的出现成为了一种降解抗生素的一种方法。本文选用的UiO-66-NH₂作为研究对象，混合配体中氨基的含量对阿莫西林抗生素的降解的影响。

本文通过混合配体的不同，制备了四种不同氨基官能团的含量UiO-66-NH₂（25%、50%、75%、100%）以及UiO-66，通过N₂吸脱附测试，PXRD,红外谱图，SEM等表征手段，分析出UiO-66-NH₂与UiO-66结构类似，属于微孔结构，拥有较好的化学稳定性和热稳定性以及良好的可调控性。

当氨基官能团被加入到UiO-66-NH₂中，该材料会暴露出更多的碱性位点。因此UiO-66-NH₂水解阿莫西林（AMX）有着很好的效果。通过UiO-66-NH₂水解过后的阿莫西林抗生素溶液丧失了杀菌的能力，可以直接排入环境中。UiO-66-NH₂对阿莫西林抗生素有着良好的催化性能。

关键词：抗生素 MOF UiO-66-NH₂ 氨基官能团 催化性能

Study on the degradation of amoxicillin antibiotics by amino functionalized MOF materials

Abstract

In recent years, antibiotic pollution has posed a huge threat to humans and the environment, and how to degrade antibiotics has become a hot issue for researchers. The emergence of new MOF materials has become a way to degrade antibiotics. In this paper, UiO-66-NH₂ was selected as the research object. The effect of the amino group content of the mixed ligand on the degradation of Amoxicillin antibiotics.

In this paper, four different amino functional groups UiO-66-NH₂ (0.25, 0.50, 0.75, 1) and UiO-66 were prepared by different ligands. Passed N₂ desorption test, PXRD, infrared spectrum, SEM And other characterization methods, it is analyzed that UiO-66-NH₂ is similar to UiO-66 in structure, belongs to microporous structure, and has good chemical stability and thermal stability.

When the amino functional group is added to UiO-66-NH2, the material will expose more basic sites. Therefore, UiO-66-NH2 hydrolyzes Amoxicillin antibiotics with good effect. The Amoxicillin antibiotic solution hydrolyzed by UiO-66-NH₂ loses its sterilization ability and can be directly discharged into the environment. UiO-66-NH₂ has good catalytic properties for Amoxicillin antibiotics.

Keywords: antibiotics, MOF, UiO-66-NH₂, amino functional group, catalytic performance

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 固体碱催化剂 1

1.1.1 固体碱催化的研究进展 1

1.1.2 固体碱催化剂种类 1

1.1.3 固体碱催化剂的应用 2

1.2 抗生素降解研究进展 2

1.2.1 抗生素简介 3

1.2.2 抗生素降解方法 3

1.3 研究对象及意义 5

第二章 实验部分 6

2.1 实验原料 6

2.2 实验设备 6

2.3 UiO-66-NH₂的表征方法 7

2.3.1 X-射线衍射仪 7

2.3.2 N₂吸脱附测试 7

2.3.3 SEM扫描电镜 7

2.3.4 傅立叶变化红外光谱 7

2.4 阿莫西林抗生素的水解 8

第三章 UiO-66-NH₂的制备以及表征测试 9

3.1 引言 9

3.2 UiO-66-NH₂的制备 9

3.3 UiO-66-NH₂表征测试 10

3.3.1 PXRD 10

3.3.2 N₂吸脱附测试 11

3.3.3 FT-IR 12

3.3.4 SEM 13

3.4本章小结 14

第四章 UiO-66-NH₂水解阿莫西林抗生素 16

4.1 引言 16

4.2 UiO-66-NH₂催化性能 16

4.3 阿莫西林溶液活化测试 20

4.3 本章小结 21

第五章 结论 22

参考文献 23

致谢 25

第一章 绪论

1.1 固体碱催化剂

1.1.1 固体碱催化的研究进展

近年来，由于资源环境日渐贫乏，绿色化工成为了环境热门问题。在化工行业中出现一种新型，高效，绿色的催化剂已经成为研究者重中之重的问题。虽然在石油工业、催化工业、有机工业等都有碱催化剂的使用，但是这些行业中普遍使用的是液体碱催化剂，液体碱催化剂拥有着转化率高，成本低廉的优点。但是作为液体，也会造成设备的腐蚀，由于液体的流动性，其回收率也会变低。由于其碱性的性质，工业生产后会产生大量废水。如果不及时回收废水，废水容易对环境造成二次污染^[1-2]。

为了解决这些问题，研究者尝试用非均相催化剂代替均相催化剂，在20世纪60年代，涌现出许多关于碱性金属氧化物作为催化剂的研究结果。这些科研工作者普遍认为金属氧化物的碱性是来自于其表面低配位的氧原子。但这些氧原子容易和空气的二氧化碳和水生成盐和氧化物。这样就会导致其碱金属催化作用降低。为了保持碱金属催化活性，我们直到现在认为在使用前，为了保持金属氧化物碱催化活性，可以在使用前通过高温活化的方法除去其表面吸附的客体分子。使得碱性位点暴露出来。

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