[發明專利]一種功能化銅基MOFs材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010837139.7
• 申請日: 2020-08-19
• 公開（公告）號: CN111957299B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 任嗣利;鐘靜萍
• 申請（專利權）人: 江西理工大學
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;C02F1/28;B01J20/30;C02F101/20
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 楊采良

本發明公開了一種功能化銅基MOFs材料及其制備方法和應用。本發明的功能化銅基MOFs材料，是采用銅鹽、有機配體和致缺陷劑制備而成。本發明制備的功能化銅基MOFs材料具有微米結構，比表面積大，活性位點多，因此可快速去除污水中的重金屬離子，且具有比較高的飽和吸附量，對鉛離子的吸附量在700mg/g左右，明顯高于現有技術中吸附劑的吸附效果。并且，本發明功能化銅基MOFs材料制備方法簡單，制備的功能化銅基MOFs材料重復性好，將其作為吸附材料在重金屬污染治理方面具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明屬于功能材料技術領域，具體涉及一種功能化銅基MOFs材料及其制備方法和應用，特別是將功能化銅基MOFs材料作為吸附劑在去除污水中重金屬離子中的應用。

背景技術

隨著人口的增加、社會經濟快速發展，中國的水環境污染問題越來越嚴重。我國的人均水資源只達到世界人均水資源的1/4，全國大約一半的城市缺水，然而水質惡化更使水資源短缺問題雪上加霜。工業污水不經處理即排入河道，給河流和附近的人、畜及其它生物都帶來了無窮的危害。這些污水中含有汞、鉻、鎳、銅、鉛、鎘、鐵和氮、酚等有害物質，不但會使河里的水生生物變形或絕生，而且用這些污水灌溉過的莊稼，不是枯萎，就是籽粒含有毒素，人、畜吃了這些籽粒或蔬菜，有的中毒，有的得病，影響了工農業生產和人民的身體健康。

目前污水治理的方法包括化學沉淀法、吸附法、電解法、膜分離法、離子交換法以及生物法，吸附法是基于物理或化學吸附原理，由于其對難以降解的污染物具有顯著的去除效果，且具有極強的選擇性、較好的吸附效果、能耗較低、操作簡單、原料廉價易得等諸多優勢收到研究者的青睞。

過去的研究中常見吸附材料有活性炭、飛灰、膨潤土、木質素、殼聚糖、高嶺土、沸石等天然材料以及碳基材料、氧化硅等后天合成類材料，但普遍存在孔徑小、比表面積小，孔道排列不完整的問題，使其工業化應用受到限制。

基于上述理由，提出本申請。

發明內容

針對上述現有技術存在的問題或缺陷，本發明的目的在于提供一種功能化銅基MOFs材料及其制備方法和應用。金屬有機骨架材料(MOFs)是一種由金屬離子或金屬簇與有機配體，通過自組裝形成的具有三維周期網格結構的有機-無機雜化多孔材料，其具有高孔隙率與比表面積、規則的空間網絡結構、孔隙尺寸的可調控性強等優點。

為了實現本發明的上述其中一個目的，本發明采用的技術方案如下：

一種功能化銅基MOFs材料的制備方法，采用銅鹽、有機配體和致缺陷劑制備而成。

具體地，上述所述功能化銅基MOFs材料采用下述方法制得，包括如下步驟：

(1)將有機配體溶解在無水乙醇中，得到有機配體溶液；然后按配比向所述有機配體溶液中加入致缺陷劑，混合均勻，得到溶液1；

(2)將可溶性銅鹽溶解在水中，得到含有銅離子的可溶性鹽水溶液；

(3)將步驟(2)所述含有銅離子的可溶性鹽水溶液與步驟(1)得到的溶液1混合均勻，得到溶液2，然后將所述溶液2轉移至反應釜中，密封，將反應釜升溫至50℃～200℃恒溫反應1～24h，反應結束后，將產物離心或過濾、洗滌，干燥，得到所述的功能化銅基MOFs材料。

進一步地，上述技術方案，步驟(1)中所述有機配體為均苯三甲酸。

進一步地，上述技術方案，步驟(1)中所述缺陷劑為N-(4-羧苯基)硫脲。

進一步地，上述技術方案，步驟(2)中所述可溶性銅鹽為醋酸銅、硝酸銅、硫酸銅中的任一種，優選為三水合硝酸銅。

進一步地，上述技術方案，所述可溶性銅鹽、有機配體和致缺陷劑的摩爾比為1：0.45～0.5：0.007～0.025。