[發(fā)明專利]一種摻雜稀土元素的缺陷UiO-66材料及其制備方法和應用

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• 申請日: 2021-03-16
• 公開（公告）號: CN113019331A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發(fā)明（設計）人: 羅旭彪;丁琳;王鵬翔;羅贛;張莊;熊謨鵬;邵鵬輝;楊利明;石慧
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 北京鑫瑞森知識產權代理有限公司 11961
• 代理人: 韓鳳穎

本發(fā)明提供了一種摻雜稀土元素的缺陷UiO?66材料及其制備方法和應用，屬于廢水處理技術領域。本發(fā)明缺陷UiO?66材料的制備方法包括以下步驟：將四氯化鋯、對苯二甲酸、N,N?二甲基甲酰胺和稀土氧化物混合，將所得混合物進行溶劑熱反應，得到摻雜稀土元素的缺陷UiO?66材料；所述稀土氧化物為Sm₂O₃、Eu₂O₃、Er₂O₃或Tm₂O₃；所述四氯化鋯、對苯二甲酸和稀土氧化物的摩爾比為1:1:(0.25～0.5)。本發(fā)明制備的缺陷UiO?66材料對Sb具有較大的吸附容量。

技術領域

本發(fā)明涉及廢水處理技術領域，尤其涉及一種摻雜稀土元素的缺陷UiO-66材料及其制備方法和應用。

背景技術

重金屬銻(Sb)及其化合物的廣泛使用，導致環(huán)境中的銻污染日益嚴重。世界衛(wèi)生組織(WHO)規(guī)定飲用水中銻的濃度不能超過5μg/L。目前的調查顯示，在部分淡水河流、湖泊、地下水中重金屬銻含量已超標，因此尋求一種有效去除水中重金屬銻的方法至關重要。

國內外研究現(xiàn)狀表明，化學沉淀法、電浮選、離子交換法、溶劑萃取法和吸附法等都是去除銻的有效手段。化學沉淀法是目前最常用的處理重金屬銻(Sb)的一種方法，但二次污染問題嚴重；電浮選法能量消耗高，過多的能耗輸入限制了該方法的可持續(xù)利用；離子交換法在處理過程中存在選擇性低、處理過程緩慢、耗時較長、較低的效率比、人力物力投入較大等諸多問題。在眾多的方法中，由于吸附法具有高去除率、無二次污染、低運行成本以及可再生循環(huán)利用等優(yōu)點，被認為是處理廢水中金屬銻離子最有效的方法。因此，設計開發(fā)從廢水中高效捕獲金屬銻的新型先進吸附劑，具有十分重要的科學與現(xiàn)實意義。

鋯基金屬有機骨架材料UiO-66，是一類由正八面體的Zr₆O₄(OH)₄金屬簇與對苯二甲酸有機配體通過配位鍵自組裝形成的多孔配位聚合物。UiO-66具有比表面積大、孔隙率高、物理化學穩(wěn)定性強、表面易修飾等特點被廣泛研究，并證實是一類潛在優(yōu)良的水處理吸附劑。目前已有研究報道UiO-66對Sb(III)和Sb(V)的最大吸附容量分別是53.5mg/g和99.5mg/g，此外通過氨基修飾后UiO-66(NH₂)對Sb(III)和Sb(V)的最大吸附容量僅提高為61.18和105.4mg/g[Efficient Removal of Antimony(III,V)from Contaminated Waterby Amino Modification of a Zirconium Metal-Organic Framework with MechanismStudy,J.Chem.Eng.Data 2017,62,1519-1529]。因此，如何進一步提高UiO-66晶體材料對Sb(III)/Sb(V)的吸附性能，成為科研人員研究的重點及難點。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種摻雜稀土元素的缺陷UiO-66材料及其制備方法和應用，本發(fā)明制備的缺陷UiO-66材料對Sb具有較大的吸附容量。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術方案：

本發(fā)明提供了一種摻雜稀土元素的缺陷UiO-66材料的制備方法，包括以下步驟：

將四氯化鋯、對苯二甲酸、N,N-二甲基甲酰胺和稀土氧化物混合，將所得混合物進行溶劑熱反應，得到摻雜稀土元素的缺陷UiO-66材料；

所述稀土氧化物為Sm₂O₃、Eu₂O₃、Er₂O₃或Tm₂O₃；

所述四氯化鋯、對苯二甲酸和稀土氧化物的摩爾比為1:1:(0.25～0.5)。