[發明專利]一種基于有機金屬骨架材料高性能吸附劑的制備方法

在審

• 申請號: 201710160148.5
• 申請日: 2017-03-17
• 公開（公告）號: CN106925226A
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 許蘭蘭;劉玉霞;盧洋洋;張福珍;梁雨晨;王松;李三喜;張愛玲
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/30
• 代理公司: 沈陽銘揚聯創知識產權代理事務所(普通合伙)21241
• 代理人: 趙艷

技術領域

本發明涉及一種基于有機金屬骨架材料高性能吸附劑的制備方法。

背景技術

水作為人類賴以生存發展，社會文明和進步的基本保障，與每個人都有緊密的聯系。然而，隨著工業的快速發展和工業化程度的日益加劇，人們逐漸忽視了保護水資源的重要性，許多工廠將大量有毒有害的廢水直接排入水生環境中，致使水體受到嚴重污染，最終會引起可利用水資源極度園乏。廢水中毒害物質種類眾多，特別是有機物，它們通常會滲入土壤，影響土壤和植物中微生物的生長，從而破壞生態系統。因此，尋找高效去除廢水中有害有機物的新方法和新材料已成為研究發展的前沿熱點。當今，針對含有機物廢水的處理技術大體上可分為兩種，一種是化學法，主要包括氧化和生物降解，但由于昂貴的花費和二級污染，使其應用受限；另一種是物理法，主要指吸附，鑒于操作的簡便性和吸附劑選擇范圍的廣泛性，此法更加經濟并且方便可行。因此，找到合適可行的吸附劑是使用吸附法除去廢水中有害有機物的關鍵。

隨著組合化學和配位化學的不斷發展，一種新穎的復合型多孔材料開始出現在人們的視線。金屬有機骨架材料(metal-organic frameworks，MOFs)是一種新型納米多孔材料，MOF的種類成千上萬種，與其他材料相比，具有較大的比表面積、規整的孔道結構以及較好的熱和化學穩定性，已被廣泛應用于氣相吸附與分離、催化、藥物控釋和光電磁等領域，但在液相吸附與分離領域的研究十分稀少，因此成為當前化學的一個研究熱點。同時，在MOF材料的應用過程中，該類材料也暴露出一些缺點。其中，最嚴重的是MOF材料的價格昂貴，這就極大限制了這類材料的應用。將MOF材料與傳統的吸附材料結合起來，開發基于MOF材料的新型復合材料，并應用于吸附材料領域，將有效的促進新型吸附材料的開發和MOF材料的實際應用。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種基于有機金屬骨架材料的高性能吸附劑的制備方法，本發明的優點是制備方法經濟環保、簡單，得到的吸附劑吸附性能高。

一種基于有機金屬骨架材料高性能吸附劑的制備方法，其特征在于，包括以下制備步驟：

(1)物料混合：將芳香酸、金屬鹽和吸附粉體按比例混合，然后將混合物加入到溶劑A中，開動攪拌，溶劑A與混合物的質量比為：1～50：1；

(2)反應：將上述混合好的原料放置于帶有聚四氟乙烯內襯的水熱合成反應釜中，加熱，于100～250℃條件下反應2h～60h后降溫至室溫；

(3)后處理：分離出固體產物，用溶劑A洗滌固體產物，洗滌后進行離心分離，再用溶劑B洗滌固體產物，洗滌后進行離心分離，每次溶劑的使用量與吸附粉末的質量比為：1～10：1，洗滌完后的固體產物置于烘箱中于60～150℃烘干12～15h后得到產品樣品。

優選地，芳香酸、金屬鹽和吸附粉體的質量比為：1：0.1～10：0.1～10。

優選地，芳香酸為對苯二甲酸、均苯三甲酸或偏苯三甲酸。

優選地，金屬鹽為水合氯化鋁、水合硝酸鋁、水合氯化鐵或水合硝酸鐵。

優選地，吸附粉體為SiO₂粉體、蒙脫土粉體、硅藻土粉體、碳粉、分子篩粉體或氧化鋁粉體。

優選地，吸附粉體的粒徑為325目～180萬目。

優選地，加熱為電加熱、明火加熱、微波加熱或超聲加熱。

優選地，溶劑A為N，N-二甲基甲酰胺或水。

優選地，溶劑B為甲醇或乙醇。

本發明的有益效果為：

采用毒害性小的鋁鹽和鐵鹽而避免使用制備MOF材料中常用的毒害性較大的鉻鹽；采用SiO₂粉體、硅藻土粉體、碳粉等吸附性強的原料，減少了環境污染，而且價格便宜；降低了吸附劑的生產成本的同時，保證了良好的吸附效果，并且可以大規模投入生產；制備方法簡單，合成吸附劑的原料價格便宜、來源廣泛。

具體實施方式

下面結合本實施例對本發明作進一步說明。

實施例1

(1)取對苯二甲酸1g，水合氯化鋁0.1g,180萬目二氧化硅粉體10g,DMF溶劑100g開動攪拌混合均勻；

(2)將(1)中混合好的原料加入到帶有聚四氟乙烯內襯的水熱合成反應釜中，微波加熱100℃反應2個小時，降溫至室溫。

(3)分離出固體產品，用10gDMF洗滌，洗滌后離心分離，重復洗滌，離心分離連續三次；再用10g甲醇洗滌，洗滌后離心分離，重復洗滌，離心分離連續三次。將上述洗滌離心分離后的樣品置于烘箱60℃下烘干12個小時后得到產品。

實施例2