[發明專利]一種磁性共價有機框架材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010971988.1
• 申請日: 2020-09-16
• 公開（公告）號: CN112126071B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 齊沛沛;王新全;王嬌;汪志威;徐浩
• 申請（專利權）人: 浙江省農業科學院
• 主分類號: C08G83/00
• 分類號: C08G83/00;B01J20/06;B01J20/10;B01J20/26;B01J20/28;C02F1/28
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 劉奇

本發明提供了一種磁性共價有機框架材料及其制備方法和應用，涉及吸附材料技術領域。本發明提供的磁性共價有機框架材料，具有核?殼結構，所述核?殼結構中的核為Fe₃O₄@SiO₂?NH₂納米微球，殼的化學組成為COF；所述COF以2,5?二羥基?1,4?苯二羧醛和2,4,6?三(4?氨基苯基)?1,3,5?三嗪為構筑單元。本發明提供的磁性共價有機框架材料熱穩定性好、比表面積大、具有永久孔隙度，具有羥基和三嗪環結構，對農藥有機污染物的吸附性強、親水性和分散性好；磁性共價有機框架材料具有強的超順磁性，通過磁分離即可快速將其從樣品溶液中分離。

技術領域

本發明涉及吸附材料技術領域，具體涉及一種磁性共價有機框架材料及其制備方法和應用。

背景技術

農藥主要用于防治植物病、蟲、草害，在農業生產中的廣泛使用，不可避免地會在食品及水體中殘留，對人體健康造成嚴重威脅。因此，開發高效的吸附移除材料顯得尤為重要。共價有機框架材料(Covalent Organic Frameworks簡稱COF)是一類通過共價鍵連接的有機多孔框架聚合物，具有結構高度有序、比表面積大、化學穩定性及熱穩定性好等諸多優點，可以提高其作為有機靶標吸附移除劑的承載能力，因此COF在分離化學領域，尤其是在水體中污染物移除領域具備很好的應用價值和潛力。然而，現有的COF以苯環為主要功能基團，疏水性過強，導致其在去除水體中污染物時分散性較差，進而影響吸附速率與容量，而且由于COF本身的密度低，通常為粉末堆積形態，即便是通過離心分離也難以保證COF在吸附完目標物之后從吸附介質中高效快速分離和回收。

為了解決傳統COF材料存在的上述問題，通常對COF材料進行修飾。例如，ShutingZhuang等(Magnetic COF for the adsorptive removal of diclofenac andsulfamethazine from aqueous solution:Adsorption kinetics,isotherms study andDFT calculation,Journal of Hazardous Materials385(2020)121596.)利用2,5-二甲氧基苯-1,4-二甲醛(DMTA)與1,3,5-三(4-氨基苯基)苯(TAPB)通過胺醛縮合制備了磁性COF材料，實現了其對水溶液中雙氯芬酸和磺胺甲嘧啶的吸附移除，然而，其制備的磁性COF材料中Fe₃O₄嵌入COF孔道內，其飽和磁化強度僅為5.2emu/g，磁性較低，導致固液分散體系分離速率低；而且，由于磁性COF材料的親水性差，有機污染物的吸附平衡時間長，吸附速率低。

發明內容

鑒于此，本發明的目的在于提供一種磁性共價有機框架材料及其制備方法和應用，本發明提供的磁性共價有機框架材料親水性強、對農藥有機污染物的吸附性強、吸附效率高且易高效回收。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種磁性共價有機框架材料，具有核-殼結構，所述核-殼結構中的核為Fe₃O₄@SiO₂-NH₂納米微球，殼的化學組成為COF；所述COF以2,5-二羥基-1,4-苯二羧醛和2,4,6-三(4-氨基苯基)-1,3,5-三嗪為構筑單元。

優選的，所述Fe₃O₄@SiO₂-NH₂納米微球的粒徑為660～700nm。

優選的，所述殼的厚度為60～120nm。

本發明提供了上述技術方案所述磁性共價有機框架材料的制備方法，包括以下步驟：