[發明專利]基于MIL-100碳化物靶向去除鄰苯二甲酸酯類污染物的催化材料及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201911381065.4
• 申請日: 2019-12-27
• 公開（公告）號: CN111036299B
• 公開（公告）日: 2021-10-12
• 發明（設計）人: 萬金泉;謝全模;李曦同;馬邕文;王艷;閆志成
• 申請（專利權）人: 華南理工大學;廣東億鼎環保工程有限公司
• 主分類號: B01J31/06
• 分類號: B01J31/06;B01J37/00;B01J37/08;C02F1/58;C02F1/72;C02F101/34
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;江裕強

本發明公開一種基于MIL?100碳化物靶向去除鄰苯二甲酸酯類污染物的催化材料及其制備方法與應用。該方法包括：將MIL?100碳化以增強水穩定性，并以此為基底通過表面分子印跡構筑包含鄰苯二甲酸酯印跡層的催化材料MIL?100MIP。該材料利用MIL?100碳化物的金屬活性位點實現對過硫酸鹽的快速活化，通過調節表面印跡層厚度實現對生成的硫酸根自由基的快速傳質。該方法適用于各種有機廢水中鄰苯二甲酸酯類污染物的快速識別和催化降解。該方法催化反應時間短、識別準確、產生鐵泥少、無需調節廢水pH，具有良好的應用前景。

技術領域

本發明屬于水污染控制技術領域，具體涉及一種基于MIL-100碳化物靶向去除廢水中鄰苯二甲酸酯類污染物的催化材料的制備方法與應用。

背景技術

鄰苯二甲酸酯作為常用增塑劑在各種環境水體中分布廣泛。由于具有生物富集性、干擾內分泌等特征，對生物及人體健康造成嚴重威脅。研究表明，盡管在達標排放的水體中依舊含有該類物質，并可以通過生物富集、遷移等途徑進而進入人體。因此，如何有效去除水中鄰苯二甲酸酯成為水污染處理研究的熱點之一。

以金屬有機骨架材料(MOFs)為基礎的硫酸根自由基高級氧化體系具有降解徹底、高比表面積、孔道有序、反應快、自由基存在時間長、能耗低等特點被廣泛研究。然而，由于MOFs在復雜水環境的穩定性較差，且由于自由基對水中有機污染物進行無差別攻擊，其中絕大多數有機物是小分子化合物，如醇、醛和小分子有機酸等，導致對復雜廢水中鄰苯二甲酸酯類污染物的降解效率較低。因此，在深度高級氧化過程中選擇性地去除鄰苯二甲酸酯類污染物仍面臨巨大挑戰。

通過碳化對材料的穩定性進行強化，并保持其高的比表面積，可以使其在水污染控制中具有更好的穩定性和催化性能(Journal of Hazardous Materials.2019,377:163–171)。此外，分子印跡技術可以增強了污染物的局部濃度，提高了污染物與自由基的接觸效率(Applied Surface Science.2017,426: 1075–1083)。其中，表面分子印跡技術通過在催化劑表面制備與目標污染物相匹配的識別位點，提高了材料對目標分子的選擇性的同時，進一步提高了自由基與污染物的接觸速率(Chemosphere.2020,240:124875)。表面印跡可與活性硅膠、磁性F_e3O₄粒子、殼聚糖、MOFs等其它環境功能材料結合使用。這一特點在保持材料原有的特性條件下通過調節印跡層厚度保證自由基組分良好的傳質過程的同時，可使材料催化性能達到最優。

發明內容

為了克服現有技術存在的上述不足，本發明的目的是提供一種基于 MIL-100碳化物靶向去除鄰苯二甲酸酯類污染物的催化材料及其制備方法與應用。

本發明的目的是針對現有MOFs類非均相催化材料在高級氧化體系中存在的穩定性差、對鄰苯二甲酸酯類污染物降解效率低的問題，提供了一種具有特異性識別該類污染物并快速催化降解的催化劑。該催化材料具有識別準確，污染物降解速度快、適用范圍廣的優點。

本發明的目的至少通過如下技術方案之一實現。

本發明提供的基于MIL-100碳化物靶向去除廢水中鄰苯二甲酸酯類污染物的催化材料(MIL-100MIP)的制備方法，包括如下步驟：

(1)將鄰苯二甲酸酯類污染物溶于乙腈中，混合均勻，然后加入丙烯酸、二乙烯基苯(DVB)、N-N偶氮二異丁腈(AIBN)及MIL-100碳化物，混合均勻，得到混合液，將裝有混合液的容器密封后，將所述混合液升溫進行水浴加熱處理，得到水浴處理后的產物；

(2)將步驟(1)所述水浴處理后的產物過濾，分離濾液和濾渣，取濾渣，然后將所述濾渣用甲醇或乙醇洗滌，以去除印跡體系中鄰苯二甲酸酯污染物模板分子，真空干燥，得到所述基于MIL-100碳化物靶向去除廢水中鄰苯二甲酸酯類污染物的催化材料。

進一步地，步驟(1)所述MIL-100碳化物的制備，包括：