[發(fā)明專利]一種具有核殼結(jié)構(gòu)的Uio-66/聚芳香胺復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810762705.5
• 申請(qǐng)日: 2018-07-12
• 公開（公告）號(hào): CN109054401B
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王海鷹;侯蘭晶;柴立元;楊衛(wèi)春;史美清;王升;顏旭;王慶偉;李青竹;楊志輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): C08L87/00
• 分類號(hào): C08L87/00;C08L79/02;C08G83/00;B01J20/26;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/22
• 代理公司: 長(zhǎng)沙市融智專利事務(wù)所(普通合伙) 43114
• 代理人: 袁靖

本發(fā)明公開了一種具有核殼結(jié)構(gòu)的Uio?66/聚芳香胺復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。包括以下步驟，首先將Uio?66分散于水溶液，之后加入芳香胺單體和表面活性劑，攪拌0.5?24h，使其充分接觸；然后滴加過硫酸鹽水溶液，引發(fā)聚合反應(yīng)，并持續(xù)攪拌3?24h。離心分離、洗滌即可得Uio?66/聚芳香胺復(fù)合材料。復(fù)合材料比表面積達(dá)319.77m²/g，有效提升了聚芳香胺的比表面積，且成功對(duì)Uio?66表面進(jìn)行氨基化修飾。本發(fā)明所述方法可高效制備Uio?66/聚芳香胺復(fù)合材料，經(jīng)濟(jì)有效、操作簡(jiǎn)單，在水處理技術(shù)領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明金屬有機(jī)骨架與聚芳香胺復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種具有核殼結(jié)構(gòu)的Uio‐66/聚芳香胺復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

Uio‐66是一種鋯基金屬‐有機(jī)骨架(MOFs)，具有高耐熱、耐酸堿腐蝕性，可以在水相中穩(wěn)定存在，是MOFs材料中具有最優(yōu)穩(wěn)定性的系列材料之一。它具有高比表面積，目前使用各種方法合成的Uio‐66比表面積大多超過1000m²/g，在很多領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。但是Uio‐66表面官能團(tuán)含量少，限制了其在吸附領(lǐng)域的應(yīng)用。將Uio‐66和富含官能團(tuán)的聚合物復(fù)合是對(duì)其表面進(jìn)行改性的有效手段。

聚芳香胺是一類共軛聚合物，具有良好的環(huán)境穩(wěn)定性及氧化還原特性，且表面含大量氨基，在水處理等領(lǐng)域的應(yīng)用已得到廣泛關(guān)注。但合成的聚芳香胺比表面積很低，僅十幾至幾十m²/g，極大地限制了它的應(yīng)用。

因此，開發(fā)一種能夠綜合Uio‐66和聚芳香胺二者優(yōu)勢(shì)的復(fù)合材料及其制備方法是非常有意義的。

本發(fā)明提出了一種表面活性誘導(dǎo)的方法制備具有納米尺度核‐殼結(jié)構(gòu)的 Uio‐66/聚芳香胺復(fù)合材料。它結(jié)合了高穩(wěn)定性、高比表面積、優(yōu)異的氧化還原性能以及螯合性能。在含重金屬?gòu)U水的處理領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種具有核殼結(jié)構(gòu)的Uio‐66/聚芳香胺復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單，重復(fù)性好，制備的復(fù)合材料展示出核殼結(jié)構(gòu)，有效提升了聚芳香胺的比表面積，且成功對(duì)Uio‐66表面進(jìn)行氨基化修飾，結(jié)合了兩種組分的優(yōu)勢(shì)。

本發(fā)明的目的是通過以下方式實(shí)現(xiàn)的。

一種具有核殼結(jié)構(gòu)的Uio‐66/聚芳香胺復(fù)合材料，其中Uio‐66為核，聚芳香胺為殼。所述的芳香胺單體包括間苯二胺、苯胺、吡咯中的一種或幾種。

上述復(fù)合材料的粒徑范圍在200‐800nm之間，殼層厚度在20‐80nm左右。

在上述粒徑和殼層厚度范圍內(nèi)，隨殼層厚度增加，復(fù)合材料的比表面積下降，雖然復(fù)合材料總體的吸附性能提升，但是PmPD的利用率下降。

所述的具有核殼結(jié)構(gòu)的Uio‐66/聚芳香胺復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟，在溶液中加入U(xiǎn)io‐66，以及芳香胺單體，攪拌混勻；然后滴加過硫酸鹽水溶液，引發(fā)氧化聚合反應(yīng)，并持續(xù)攪拌反應(yīng)，固液分離、洗滌即得Uio‐66/聚芳香胺復(fù)合材料。

所述的具有核殼結(jié)構(gòu)的Uio‐66/聚芳香胺復(fù)合材料的制備方法，所述的Uio‐66 與芳香胺單體的質(zhì)量比為1:5～1:0.25；優(yōu)選1：1‐0.25；進(jìn)一步優(yōu)選1:0.5。

所述的具有核殼結(jié)構(gòu)的Uio‐66/聚芳香胺復(fù)合材料的制備方法，反應(yīng)體系中，Uio‐66的質(zhì)量濃度為1～10g/L，優(yōu)選4g/L，芳香胺單體的質(zhì)量濃度為1～10g/L，優(yōu)選2g/L。

所述的具有核殼結(jié)構(gòu)的Uio‐66/聚芳香胺復(fù)合材料的制備方法，反應(yīng)體系中加入表面活性劑，所述的表面活性劑包括十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉的一種或兩種。優(yōu)選十二烷基苯磺酸鈉。