[發明專利]一種磁性可回收CoNi-MOFs@GR吸附劑及制備方法和對有機染料的吸附應用

有效

• 申請號: 202011292099.9
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112403440B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 雷鵬;周影;雙少敏;董川
• 申請（專利權）人: 山西大學
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/28;B01J20/30;B01J20/32;B01D15/08;C02F1/28;C02F101/30
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 翟沖燕

本發明屬染料吸附材料制備技術領域，提供一種磁性可回收CoNi?MOFs@GR吸附劑及制備方法和對有機染料的吸附應用。CoNi?MOFs@GR吸附劑為雙金屬有機框架化合物CoNi?MOFs負載在石墨烯GR上。CoNi?MOFs具有較大的比表面積，活性位點和孔隙。GR熱穩定性高，既可作為吸附劑載體本身又有吸附作用，自身還有較大比表面積和活性位點。GR與CoNi?MOFs形成的吸附劑有比表面積增大、活性位點增多、化學穩定性增強等優點，增強其吸附性能力，可實現對亞甲基藍MB、剛果紅CR和中性紅NR的高效吸附分離，便于從溶液中分離，可循環反復利用。

技術領域

本發明屬于染料吸附材料制備技術領域，具體涉及一種磁性可回收CoNi-MOFs@GR吸附劑及制備方法和對有機染料的吸附應用，尤其是對三種有機染料的吸附應用。

背景技術

隨著科技高速發展及工業技術的穩步提升，染料已廣泛應用于印刷，紡織，塑料，皮革，涂料，食品工業等各個領域，為經濟發展和人民生活做出了極其重要的貢獻。但是，不可避免地隨著生產、運輸和就業過程而排入水體而造成的染料污染，可能會對生態環境和人類健康構成不利和嚴重的威脅。廢水中的大多數染料通常具有高毒性，并且由于結構復雜且生物降解性差而難以降解，因此迫切需要探索一種生態友好，方便且經濟的手段來處理染料。

金屬有機框架化合物（MOFs）是由金屬離子或金屬簇和有機配體通過配位鍵及其它弱的作用方式形成的具有高度規整的網狀結構的新型多孔配位化合物，與傳統的多孔材料（例如沸石、分子篩等）相比具有較大的比表面積和較小的密度，可設計的多樣化骨架結構以及可調控的潛在的孔道尺寸等多種特點。同時，雙金屬MOFs兼具金屬和有機配體的兩者功能性特點，在氣體儲存、分離純化、催化等領域具有廣泛的應用，是近年來研究的熱點。

石墨烯(GR)不僅有較好的物理性質以及機械性能，其自身還具有較大的比表面積導致表面活性位點多,被認為是當今合適工業發展的最有前景的商用質料之一。石墨烯其吸附性質獨特促使它作為吸附劑載體或者形成復合物提高吸附活性，它既是吸附劑載體本身又具有吸附作用。與金屬有機框架化合物形成復合物去處污水中有機染料具有重要作用，是新型碳材料中的研究熱點。

發明內容

本發明為了解決現有廢水處理成本高和效率低的問題，提供了一種磁性可回收CoNi-MOFs@GR吸附劑及制備方法和對有機染料的吸附應用，該吸附劑具有磁性可回收、比表面積大和對處理有機染料廢水效果顯著增強。該吸附劑是將雙金屬MOFs材料（CoNi-MOFs）負載在石墨烯（GR）上，實現了對亞甲基藍(MB)、剛果紅(CR)和中性紅(NR）快速、高效的吸附。所得的吸附劑制備過程簡單，成本低、具有磁性且可以回收，對亞甲基藍、剛果紅和中性紅吸附量高、吸附速度快，具有很好的工業化應用前景。

本發明由如下技術方案實現的：一種磁性可回收CoNi-MOFs@GR吸附劑，所述磁性可回收CoNi-MOFs@GR吸附劑為雙金屬CoNi有機框架化合物CoNi-MOFs負載在石墨烯GR上。

制備所述的磁性可回收CoNi-MOFs@GR吸附劑的方法，步驟如下：

（1）CoNi-MOFs的制備：將0.275 mmol～0.475 mmol的Co(NO₃)₂，0.275 mmol～0.475 mmol的Ni(NO₃)₂和0.65 mmol～0.85 mmol的2-氨基對苯二甲酸加入到36 mL溶劑中40KHz超聲處理30 min；所得產物置于密封反應釜中160℃～220℃下加熱24 h；然后自然冷卻至室溫，收集固體并用二次水洗滌數次；最后，將所得固體在60℃下干燥過夜，得到磁性CoNi-MOFs粉末；其中溶劑為32 mL N.N-二甲基甲酰胺、2mL乙醇和2mL二次水的混合溶液；