[發明專利]鑭基二維金屬有機骨架Ln-TDA納米片及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202111214551.4
• 申請日: 2021-10-19
• 公開（公告）號: CN113731370B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 蔣峰芝;鄭紫光;李慧穎;皮曉琳;馬敏;蔣小梅
• 申請（專利權）人: 云南大學
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/10
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 劉丹丹

本發明提供了一種鑭基二維金屬有機骨架Ln?TDA納米片及其制備方法和應用，屬于水處理材料技術領域。本發明將2,2'?硫代二羧酸和鑭系金屬鹽溶解到堿金屬氫氧化物水溶液中，得到反應液；將所述反應液在超聲條件下進行微波反應，得到鑭基二維金屬有機骨架Ln?TDA納米片。本發明以2,2'?硫代二羧酸為有機配體，以鑭系金屬為金屬源，在微波加熱合成層狀結構MOFs的條件下，超聲振動能有效破壞層間力，可實現一步法獲得單層或少層二維納米片，操作簡單高效，避免了通過有機溶劑超聲剝離層狀塊狀材料獲得納米片的后處理等繁瑣步驟。

技術領域

本發明涉及水處理材料技術領域，尤其涉及鑭基二維金屬有機骨架Ln-TDA納米片及其制備方法和應用。

背景技術

富營養化是指水體中氮磷含量過高引起的水質惡化。水體中磷的富集濃度過高會導致環境污染、水生生物種類減少，甚至嚴重威脅和影響人類健康，自然水體中總磷的富集濃度高于0.02mgP/L將會導致水體富營養化，因此有效控制水體中磷濃度成為富營養化治理的關鍵。吸附法操作簡單、成本低、能耗低，是去除低濃度磷酸鹽的首選方法。

鑭基(Ln)金屬吸附劑具有優異的磷酸鹽選擇性和吸附能力。然而目前報道的鑭基金屬吸附劑多為三維的塊體結構，存在金屬活性位點隱蔽、吸附傳質阻力大等缺陷，不利于磷酸鹽的高效選擇性快速去除。二維金屬有機骨架(2DMOFs)作為一種新興的2D材料，近些年被廣泛的關注。眾所周知，與3DMOFs的三維塊狀結構相比，2DMOFs納米片具有比表面積大、傳質阻力小和高暴露活性位點等優勢，在吸附過程中能明顯減小擴散障礙提高吸附速率，同時高暴露吸附活性位點能提高吸附容量。

目前，鑭基二維金屬有機骨架納米片主要是通過水熱法獲得塊狀金屬有機骨架材料以后，采用機械剝離、液相剝離和電化學剝離等為代表的“自上而下”的合成方法獲得。Wang的研究組(Huai-Song Wang,J.L.,Jin-Yi Li,Kang Wang,Ya Ding,Xing-Hua Xia(2017).Lanthanide-based metal-organic framework nanosheets with uniquefluorescence quenching properties for two-color intracellular adenosineimaging in living cells.NPG Asia Materials 9:1-9.)采用水熱法，以2,2'-硫代二羧酸(TDA)作有機配體，選擇不同的鑭系金屬硝酸鹽(La(NO₃)₃、Nd(NO₃)₃、Eu(NO₃)₃、Tb(NO₃)₃、Er(NO₃)₃)，140℃反應24小時獲得塊狀Ln-MOFs，然后在乙醇中超聲剝離獲得二維金屬有機骨架納米片，隨著超聲時間的延長，納米片的厚度逐漸變薄；為了進一步減小納米片的厚度，采用Li-插層法，超聲輔助進一步剝離塊狀Ln-MOFs，可以獲得更薄的二維納米片。此種方法雖然最終獲得了金屬有機骨架納米片，但是步驟繁瑣。

發明內容

本發明的目的在于提供一種鑭基二維金屬有機骨架Ln-TDA納米片及其制備方法和應用，本發明可以一步得到鑭基二維金屬有機骨架納米片，操作簡單高效，同時避免使用大量有毒有害的有機溶劑，環保、綠色。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種鑭基二維金屬有機骨架Ln-TDA納米片的制備方法，包括以下步驟：

將2,2'-硫代二羧酸和鑭系金屬鹽溶解到堿金屬氫氧化物水溶液中，得到反應液；

將所述反應液在超聲條件下進行微波反應，得到鑭基二維金屬有機骨架Ln-TDA納米片。

優選的，所述鑭系金屬鹽包括鑭系金屬硝酸鹽。