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沸石咪唑酯骨架化合物(Zeolitic Imidazolate Frameworks，ZIFs)是一类代表性的金属有机骨架化合物(Metal-Origanic Frameworks，MOFs)。ZIFs具有均一的多孔纳米结构，具有较高热稳定性和化学稳定性，使得其在吸附、催化、分离和传感器方面具有广泛的应用前景。此外，ZIFs由大量碳组成，并在碳化过程中起着模板和碳前体的作用。本文研究将ZIFs材料作为前驱体，进一步对其改性，研究其对有机污染物的吸附、催化降解特性，具体结论如下:
(1)ZIFs衍生的氮掺杂碳纳米材料吸附-催化降解磺胺甲恶唑研究
本实验分别以咪唑(IM)、2-甲基咪唑(MeIM)和苯并咪唑(PhIM)为原料，采用一锅水热法合成了三种ZIFs材料（ZIF-IM、ZIF-MeIM和ZIF-PhIM）。上述ZIFs作为前驱体材料，通过在氮气气氛下煅烧后，研磨、酸洗、干燥，可制备出三种氮掺杂碳的纳米材料(NC-IM、NC-MeIM和NC-PhIM)。采用一系列的表征手段(SEM、TEM、XRD、XPS、Raman和BET)对上述碳材料进行表征，探究其物理化学性质。上述材料进一步地应用于水中磺胺甲恶唑(SMX)的去除研究，考察了NC-IM、NC-MeIM和NC-PhIM对SMX的吸附和催化氧化效果。研究发现，三种氮掺杂碳纳米材料对SMX均有优良的吸附效果，通过准二级动力学模型研究了上述吸附动力学过程，采用Frenundlich和Langmuir等温线模型探究了上述吸附热力学过程。上述NC-X材料还显示出优越的催化性能，可以催化K2S2O8分解成高活性自由基。上述“吸附-催化氧化降解”一体化过程，实现了SMX在材料表面的高效富集和原位降解。
(2)Fe掺杂ZIF-8衍生碳材料光催化降解染料废水研究
采用一锅水热法合成了ZIF-8材料，将ZIF-8作为前驱体材料，通过在氮气气氛下煅烧后，研磨、酸洗、干燥，可制备出氮掺杂碳的纳米材料（NC-600）。将NC-600再进行负载血红素，得到负载血红素材料过后，通过在氮气气氛下煅烧，分别设置温度为700℃、800℃、900℃，均高温煅烧2h，分别得到铁、氮掺杂的碳纳米材料(Fe-NC-900、Fe-NC-800、Fe-NC-700)。采用一系列的表征手段（SEM、TEM、XRD、XPS和Raman）对上述碳材料进行表征，探究其物理化学性质;然后再将材料应用于罗丹明B（RhB）和亚甲基蓝(MB)的光催化降解。本实验探究了不同材料、溶液的pH、催化剂量的浓度、氧化剂量的浓度对降解染料废水的影响，最终得到降解的最佳条件。研究发现Fe-NC-800材料具有最佳的催化效果，其催化染料降解速率比未掺杂Fe的材料(NC-800)提高了的4.5倍。在Fe-NC-800/K2S2O8催化降解RhB实验体系中，在pH为自然条件下(pH=4.3)，催化剂量浓度为0.10g·L-1，PS的量浓度选用1.0g·L-1的条件下，Fe-NC-800材料对RhB降解效果最好，在30min基本降解完全。五次循环之后，去除效果还能达到90％以上;在Fe-NC-800/H2O2催化降解MB实验体系中，在pH=3，催化剂量浓度为0.10g·L-1，H2O2的量浓度选用0.16M的条件下，Fe-NC-800材料对MB降解效果最好，在60min基本降解完全，五次循环之后，去除效果还能达到99％以上。上述研究结果表明，Fe-NC-800材料是优良的光催化剂，在有机废水领域具有潜在的应用前景。
(1)ZIFs衍生的氮掺杂碳纳米材料吸附-催化降解磺胺甲恶唑研究
本实验分别以咪唑(IM)、2-甲基咪唑(MeIM)和苯并咪唑(PhIM)为原料，采用一锅水热法合成了三种ZIFs材料（ZIF-IM、ZIF-MeIM和ZIF-PhIM）。上述ZIFs作为前驱体材料，通过在氮气气氛下煅烧后，研磨、酸洗、干燥，可制备出三种氮掺杂碳的纳米材料(NC-IM、NC-MeIM和NC-PhIM)。采用一系列的表征手段(SEM、TEM、XRD、XPS、Raman和BET)对上述碳材料进行表征，探究其物理化学性质。上述材料进一步地应用于水中磺胺甲恶唑(SMX)的去除研究，考察了NC-IM、NC-MeIM和NC-PhIM对SMX的吸附和催化氧化效果。研究发现，三种氮掺杂碳纳米材料对SMX均有优良的吸附效果，通过准二级动力学模型研究了上述吸附动力学过程，采用Frenundlich和Langmuir等温线模型探究了上述吸附热力学过程。上述NC-X材料还显示出优越的催化性能，可以催化K2S2O8分解成高活性自由基。上述“吸附-催化氧化降解”一体化过程，实现了SMX在材料表面的高效富集和原位降解。
(2)Fe掺杂ZIF-8衍生碳材料光催化降解染料废水研究
采用一锅水热法合成了ZIF-8材料，将ZIF-8作为前驱体材料，通过在氮气气氛下煅烧后，研磨、酸洗、干燥，可制备出氮掺杂碳的纳米材料（NC-600）。将NC-600再进行负载血红素，得到负载血红素材料过后，通过在氮气气氛下煅烧，分别设置温度为700℃、800℃、900℃，均高温煅烧2h，分别得到铁、氮掺杂的碳纳米材料(Fe-NC-900、Fe-NC-800、Fe-NC-700)。采用一系列的表征手段（SEM、TEM、XRD、XPS和Raman）对上述碳材料进行表征，探究其物理化学性质;然后再将材料应用于罗丹明B（RhB）和亚甲基蓝(MB)的光催化降解。本实验探究了不同材料、溶液的pH、催化剂量的浓度、氧化剂量的浓度对降解染料废水的影响，最终得到降解的最佳条件。研究发现Fe-NC-800材料具有最佳的催化效果，其催化染料降解速率比未掺杂Fe的材料(NC-800)提高了的4.5倍。在Fe-NC-800/K2S2O8催化降解RhB实验体系中，在pH为自然条件下(pH=4.3)，催化剂量浓度为0.10g·L-1，PS的量浓度选用1.0g·L-1的条件下，Fe-NC-800材料对RhB降解效果最好，在30min基本降解完全。五次循环之后，去除效果还能达到90％以上;在Fe-NC-800/H2O2催化降解MB实验体系中，在pH=3，催化剂量浓度为0.10g·L-1，H2O2的量浓度选用0.16M的条件下，Fe-NC-800材料对MB降解效果最好，在60min基本降解完全，五次循环之后，去除效果还能达到99％以上。上述研究结果表明，Fe-NC-800材料是优良的光催化剂，在有机废水领域具有潜在的应用前景。