[發明專利]用于催化降解有機污染物的金屬有機骨架薄膜及其制備方法

在審

• 申請號: 201710312666.4
• 申請日: 2017-05-05
• 公開（公告）號: CN107096568A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 李健生;王超海;王宏宇;羅瑞;廖志鵬;劉超;孫秀云;沈錦優;韓衛清;王連軍
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: B01J31/16
• 分類號: B01J31/16;B01J35/06;C02F1/72;C02F101/30
• 代理公司: 南京理工大學專利中心32203
• 代理人: 鄒偉紅,朱顯國

技術領域

本發明屬于環境納米材料領域，具體涉及一種用于催化降解有機污染物的金屬有機骨架薄膜及其制備方法。

背景技術

在城鎮化和工業化迅速發展的今天，環境污染已經成為世界的焦點，引起了越來越多人的強烈關注。其中，有機物污染，尤其是有機染料污染，因其會對水體透明度及氣體溶解度造成嚴重影響，此外還有一些染料具備高毒性、致癌性和致突變性，能夠通過生物鏈而累積。因此，尋找一種能夠用于處理含有有機染料的工業廢水的有效方法，對于緩解我國所面臨的嚴峻的環境污染問題顯得尤為重要。

近年來基于硫酸根自由基的高級氧化工藝，因其具備較高的氧化電位，具備良好的選擇性和高的效率等一系列優點，已經成為一種前景光明的選擇。林坤儀課題組（Chemosphere 130 (2015) 66-72）首次報道了通過六水合硝酸鈷和2-甲基咪唑（2-MIM）反應制備ZIF-67，并應用于催化硫酸根自由基方面。但是，由于MOF材料本身易團聚，難以回收，影響了其在實際生產當中的應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于催化降解有機污染物的金屬有機骨架薄膜及其制備方法，該方法通過靜電紡絲技術，將金屬有機骨架材料ZIF-67制備成薄膜，該方法制得的ZIF-67-PAN薄膜具有良好的柔韌性，具有很高的催化活性，且能夠長時間循環利用。

實現本發明目的技術方案如下：

一種用于催化降解有機污染物的金屬有機骨架薄膜及其制備方法，具體步驟如下：

步驟1，將金屬有機骨架材料ZIF-67在N, N-二甲基甲酰胺中超聲至完全散開，配成濃度為0.04~0.12g/mL的分散液，加入與ZIF-67的質量比為4：(1~3)的聚丙烯腈，攪拌至混合均勻，得到靜電紡絲溶液；

步驟2，設置紡絲電壓的正壓為10~12千伏，負壓為1~3千伏，推注速率為0.08~0.1 mm/min，將步驟1得到的靜電紡絲溶液進行靜電紡絲，得到ZIF-67-PAN薄膜。

優選地，步驟1中，于60~70 ℃下攪拌至混合均勻。

與現有技術相比，本發明方法簡單，制得的ZIF-67-PAN薄膜解決了金屬有機骨架材料在溶液中易團聚，不易回收的難題，而且同時具有良好的催化活性。因此，在降解廢水中有機污染物的應用方面具有很大的應用潛能。

附圖說明

圖1 為ZIF-67-PAN薄膜制備示意圖。

圖2為實施例1的ZIF-67和ZIF-67-PAN薄膜的X-射線粉末衍射圖。

圖3為實施例1的ZIF-67-PAN薄膜，空白的PAN薄膜，ZIF-67降解酸性黃17的對比圖。

圖4為實施例1的ZIF-67-PAN薄膜催化降解循環實驗。

具體實施方式

下面結合實施例和附圖對本發明作進一步說明。

實施例1

步驟1，將0.6 g ZIF-67粉末溶于5 mL的N, N二甲基甲酰胺，超聲使其完全分散，加入0.8 g的聚丙烯腈，在60 ℃下，磁力攪拌使ZIF-67納米粒子和PAN混合均勻。

步驟2，將步驟1得到的混合溶液倒入5 mL的注射器中，利用靜電紡絲技術，正壓為10千伏，負壓為2千伏，推注速率為0.09 mm/min，得到ZIF-67-PAN薄膜。

其制備示意圖如圖1所示。得到ZIF-67-APN薄膜的X-射線粉末衍射圖如圖2所示，從中可以看出，薄膜上含有ZIF-67。

實施例2

步驟1，將0.2 g ZIF-67粉末溶于5 mL的N, N二甲基甲酰胺，超聲使其完全分散，加入0.8 g的聚丙烯腈，在60℃下，磁力攪拌使ZIF-67納米粒子和PAN混合均勻。

步驟2，將步驟1得到的混合溶液倒入5 mL的注射器中，利用靜電紡絲技術，正壓為11千伏，負壓為1千伏，推注速率為0.09 mm/min，得到ZIF-67-PAN薄膜。

實施例3

步驟1，將0.4 g ZIF-67粉末溶于5 mL的N, N二甲基甲酰胺，超聲使其完全分散，加入0.8 g的聚丙烯腈，在60℃下，磁力攪拌使ZIF-67納米粒子和PAN混合均勻。

步驟2，將步驟1得到的混合溶液倒入5 mL的注射器中，利用靜電紡絲技術，正壓為12千伏，負壓為3千伏，推注速率為0.09 mm/min，得到ZIF-67-PAN薄膜。

催化降解應用實例

將實例1中的ZIF-67-PAN薄膜用于催化過硫酸氫鉀降解有機污染物酸性黃17。