摘要
钯是一种不可或缺的贵金属，广泛应用于电子元件、涂层材料、合金和催化剂等诸多领域。随着工业的快速发展，钯的需求量急剧增加。然而，稀缺的钯资源难以满足市场需求，导致钯的价格持续上涨。含钯工业废料是一种宝贵的二次资源，从工业废料中回收钯具有很高的经济价值和积极的环境意义。锆基金属有机骨架材料（Zr-MOFs）因其优良的水稳定性和较高的吸附选择性在分离回收领域展现出独特的优势，成为吸附贵金属的潜在新兴材料。本文聚焦含钯废料资源转化与分离回收的前沿问题，制备了两种兼具MOFs和高分子各自优良特性的新型MOFs-高分子复合材料，并应用于Pd(Ⅱ)的吸附分离。本文的主要研究内容及结果如下： （1）以聚丙烯腈（PAN）为基体，采用一锅法原位生长制备出化学键合的MOFs-高分子复合纤维（P-MOF）。利用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）等表征技术研究P-MOF复合纤维的结构和吸附机理。实验表明，P-MOF对Pd(Ⅱ)的吸附过程符合Langmuir等温线模型和准二级动力学模型。P-MOF吸附Pd(Ⅱ)的最大静态吸附容量为177.60mg/g，并且吸附平衡时间为480min，该过程属于单层均匀的化学吸附，且是一个自发的吸热过程。在动态吸附过程中，P-MOF对Pd(Ⅱ)的最大动态吸附容量为193.22mg/g，并且在5次吸附-解析循环后仍维持较好的吸附性能。可能的吸附机理为P-MOF中不饱和Zr节点的配位作用、质子化含氮基团的静电吸引，以及羧基的配位作用。此外，P-MOF对Pd(Ⅱ)具有优异的选择吸附性能，从废催化剂中分离得到Pd的回收率为93.75%，有望进行实际工业应用。 （2）采用共混法在UiO-66-NH2中引入聚乙烯亚胺（PEI），成功合成出一种新型MOFs-高分子复合珠（B-MOF）。利用FT-IR、SEM、XRD和XPS等表征技术研究B-MOF复合珠的结构和吸附机理。结果表明，B-MOF对Pd(Ⅱ)的吸附过程符合Langmuir等温线模型和准二级动力学模型。B-MOF对Pd(Ⅱ)的吸附在480min达到平衡，其最大吸附容量高达334.68mg/g，明显优于大多数已知MOF基吸附材料。该过程是单层均匀的化学吸附，且是一个自发的吸热过程。可能的吸附机理为B-MOF中不饱和Zr节点的配位作用和质子化含氮基团的静电吸引。此外，B-MOF具备优越的选择吸附性能和再生性能，成功实现了Pd-Cu金属废料中Pd的回收（回收率为92.55%），具一定的实际应用前景。
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