[發明專利]鉑納米顆粒金屬有機骨架復合材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201711205242.4
• 申請日: 2017-11-27
• 公開（公告）號: CN107855113A
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 程欲曉;王海婷;顧中怡;楊娟;鮮躍仲;吳曉紅;李華平;陳俊水;張翠玲;劉慧芳;費新宇
• 申請（專利權）人: 上海出入境檢驗檢疫局工業品與原材料檢測技術中心;華東師范大學
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/30;C02F1/28;G01N21/33;C02F101/20
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙)31249
• 代理人: 周榮芳

技術領域

本發明涉及復合材料技術領域，具體涉及一種鉑納米顆粒金屬有機骨架復合材料的制備方法及其應用。

背景技術

重金屬離子，特別是汞、鎘、鉛、銅等具有顯著的生物毒性。重金屬污染是指重金屬及其化合物造成的環境污染。主要由采礦、廢棄排放、污水灌溉和使用重金屬制品等人為因素所致。以各種化學形態存在的重金屬，在進入環境或生態系統后就會存留、積累和遷移，造成危害。汞是一種普遍的環境中重金屬，具有高毒性，它以不同的形式存在(金屬離子、有機、無機鹽或化合物)，對人體健康造成嚴重的不良影響。Hg²⁺是汞最穩定無機形式之一，具有高的細胞毒性，是一種腐蝕性的致癌物。汞在水體中不能被微生物降解，而只能發生各種形態相互轉化和分散、富集過程(即遷移)。因此，日常對河流或大的水體環境監測檢驗Hg²⁺和評估水體中提供的食物安全是至關重要的。2001年美國環保局(Environmental Protection Agency，EPA)發布，在飲用水中汞離子的含量不能超過2ppb(10nM)。

因此，研究人員建立了許多可靠、快速檢測并去除Hg²⁺的方法。例如：基于貴金屬納米粒子的比色和熒光傳感器可以選擇性靈敏測定Hg²⁺。一系列多孔硅、含碳納米材料、納米多孔聚合物用于去除Hg²⁺。然而，上述材料面臨低表面積、低容量、與Hg²⁺只有中度親和力的挑戰。

金屬有機骨架材料是由金屬離子/簇與有機配體以高度有序的方式連接而成的一類多孔材料。因其結構上的多樣性、多孔性、可剪裁性以及超高比表面積等優異特性，在許多領域具有潛在的應用前景。

發明內容

本發明的目的是提供一種鉑納米顆粒金屬有機骨架復合材料及其制備方法。本發明的另一個目的在于提供一種基于鉑納米顆粒金屬有機骨架復合材料的汞離子同時測定和去除的方法及在去除汞離子中的應用。

為達到上述目的，本發明提供了一種鉑納米顆粒金屬有機骨架復合材料，其是以UiO-66-NH₂金屬有機骨架材料為載體，將鉑納米顆粒負載于UiO-66-NH₂金屬有機骨架材料中得到。

本發明還提供了一種上述的鉑納米顆粒金屬有機骨架復合材料的制備方法，其包括以下步驟：

步驟1：制備經聚乙烯吡咯烷酮(Polyvinyl pyrrolidone，PVP)穩定的鉑納米顆粒懸浮液；

步驟2：將ZrCl₄溶液和NH₂-H₂BDC₄溶液進行混合；

步驟3：將乙酸和步驟1所得到的鉑納米顆粒懸浮液迅速加入步驟2所得到的混合溶液中；

步驟4：將步驟3所得到的混合溶液離心富集，沉淀物經干燥后制得鉑納米顆粒金屬有機骨架復合材料。

上述的鉑納米顆粒金屬有機骨架復合材料的制備方法，其中，所述步驟1具體包括：將PVP與乙醇、H₂PtCl₆溶液混合并回流一段時間；通過旋轉蒸發去除乙醇后制得經PVP穩定的鉑納米顆粒懸浮液。

上述的鉑納米顆粒金屬有機骨架復合材料的制備方法，其中，步驟3還包括以下步驟：步驟2所得到的混合溶液在加入乙酸和鉑納米顆粒懸浮液后在加熱條件下放置一段時間。

上述的鉑納米顆粒金屬有機骨架復合材料的制備方法，其中，步驟4還包括以下步驟：所述沉淀物在干燥前使用二甲基甲酰胺(N,N-Dimethylformamide，DMF)對沉淀物清洗多次，并在加熱條件下使用酒精浸泡一段時間，最后將沉淀物使用酒精清洗多次。

本發明還提供了一種同時測定和去除汞離子的方法，其包括以下步驟：

步驟1：將不同濃度的Hg²⁺溶液分別加入到上述的鉑納米顆粒金屬有機骨架復合材料、3,3',5,5'-四甲基聯苯胺(3,3',5,5'-Tetramethylbenzidine，TMB)、H₂O₂的混合溶液中，然后對溶液進行紫外光譜檢測，記錄Hg²⁺濃度與溶液在652nm處的紫外吸收強度，制作Hg²⁺濃度對652nm處的紫外吸收強度的標準曲線；