[發明專利]一種碳納米管金屬有機骨架磁性復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710011011.3
• 申請日: 2017-01-06
• 公開（公告）號: CN108273471B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 梅素容;周廷廷;馮雅倩;陶蕓;荊濤;羅丹
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;C02F1/28;B01J20/28;B01J20/30;C02F101/34;C02F101/36
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 夏惠忠

1.一種高容量吸附四溴雙酚A的碳納米管金屬有機骨架磁性復合材料，由碳納米管、金屬有機骨架材料和包硅修飾的磁性納米顆粒構成，碳納米管作為金屬有機骨架材料的基底貫穿于金屬有機骨架材料中，金屬有機骨架材料與碳納米管形成串珠樣構型，經包硅修飾的磁性納米顆粒分布于以碳材料為基底的金屬有機骨架材料周邊；所述的金屬有機骨架材料為沸石咪唑骨架；所述的包硅修飾的磁性納米顆粒為經包硅修飾的Fe₃O₄納米顆粒；所述的作為金屬有機骨架材料基底的碳納米管是羧基碳管；

所述磁性復合材料是在合成金屬有機骨架材料時加入碳納米管和包硅修飾的磁性納米顆粒而制成的碳納米管金屬有機骨架磁性復合材料；具體方法是：將50-300mg包硅修飾的Fe₃O₄納米顆粒分散到100mL甲醇中，同時加入100～500mg羧基碳管和8～16mmoL 2-甲基咪唑，超聲分散10～30min，以恒壓分液漏斗將溶解了1～8mmoL硝酸鈷的100mL甲醇溶液緩慢加入反應體系，10～30min滴完，25～35℃條件下持續以200-300r/min機械攪拌1～4h，得到黑色沉淀物，以無水乙醇在外加磁場的作用下多次清洗所得沉淀產物，用以除去未反應的化學物，將黑色產物置于60℃真空干燥箱中干燥4～8h，之后將真空干燥箱溫度升至100℃再干燥12～24h，即得到碳納米管金屬有機骨架磁性復合材料。

2.權利要求1所述的復合材料的制備方法，其特征在于，在合成金屬有機骨架材料時加入碳納米管和包硅修飾的磁性納米顆粒，經過自組裝過程形成碳納米管金屬有機骨架磁性復合材料。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述的金屬有機骨架材料為沸石咪唑骨架，所述的包硅修飾的磁性納米顆粒為經包硅修飾的Fe₃O₄納米顆粒，所述的碳納米管是羧基碳管。

4.根據權利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述的包硅修飾的Fe₃O₄納米顆粒是按照以下方法制備得到的產物：將黑色Fe₃O₄納米顆粒分散在純水中，經超聲混勻配制成濃度為4～12g/L的Fe₃O₄納米顆粒混懸液，將上述混懸液分散到乙醇-純水的混合溶液中，其中乙醇和純水的體積比為2：1～4：1，25～35℃條件下持續以200-300r/min機械攪拌10～30min，加入100～300μL硅烷化試劑，向反應體系中加入0.5～1.5mL堿或酸溶液，25～35℃條件下持續200-300r/min機械攪拌6～12h，收集反應物，以體積比為1:1的乙醇-純水混合溶液洗滌產物，得到表面包硅的棕黑色Fe₃O₄納米顆粒，即為包硅修飾的Fe₃O₄納米顆粒。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述的硅烷化試劑為三乙氧基硅烷、三甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷或三丙氧基硅烷；所述的向反應體系中加入的堿或酸溶液是氨水、二正丙胺或鹽酸溶液。

6.根據權利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述的在合成金屬有機骨架材料時加入碳納米管和包硅修飾的磁性納米顆粒經過自組裝過程形成碳納米管金屬有機骨架磁性復合材料的具體方法是：將50-300mg包硅修飾的Fe₃O₄納米顆粒分散到100mL甲醇中，同時加入100～500mg羧基碳管和8～16mmoL 2-甲基咪唑，超聲分散10～30min，以恒壓分液漏斗將溶解了1～8mmoL硝酸鈷的100mL甲醇溶液緩慢加入反應體系，10～30min滴完，25～35℃條件下持續以200-300r/min機械攪拌1～4h，得到黑色沉淀物，以無水乙醇在外加磁場的作用下多次清洗所得沉淀產物，用以除去未反應的化學物，將黑色產物置于60℃真空干燥箱中干燥4～8h，之后將真空干燥箱溫度升至100℃再干燥12～24h，即得到碳納米管金屬有機骨架磁性復合材料。