[發(fā)明專利]一種改性金屬有機(jī)骨架材料及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210369032.3
• 申請日: 2022-04-08
• 公開（公告）號: CN114713204A
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐崇儉;高天宇;趙飛平;姚福兵;柴立元;閔小波;唐溪;林璋;劉治功;吳星;柴喜林;王海鷹;楊志輝
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 長沙知行亦創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43240
• 代理人: 嚴(yán)理佳

本發(fā)明提供了一種改性金屬有機(jī)骨架材料的制備方法，包括：將金屬有機(jī)骨架材料與螯合劑分散于有機(jī)溶劑中，以進(jìn)行接枝反應(yīng)，得所述改性金屬有機(jī)骨架材料；其中，所述金屬有機(jī)骨架材料包括MIL?101(A)?NH₂、UiO?66?NH₂和ZIF?8?NH₂中的一種；所述螯合劑中含有羧基；所述有機(jī)溶劑包括氮氮二甲基甲酰胺、甲醇、丙酮和四氫呋喃中的一種。本發(fā)明設(shè)計合理巧妙，不僅通過簡單地一步有機(jī)合成獲得了稀土吸附材料，而且本發(fā)明獲得的稀土吸附材料在吸附稀土金屬上具有更高效的選擇性和吸附性，且易回收。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及稀土離子回收領(lǐng)域，尤其涉及一種改性金屬有機(jī)骨架材料及其制備方法和在稀土廢水處理中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

稀土元素在光學(xué)、催化和磁學(xué)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。溶劑萃取、電化學(xué)萃取、離子交換、化學(xué)沉淀等方法已被用于從水溶液中分離和回收稀土。然而，這些方法不僅能耗高，而且對從廢水中回收稀土元素的效率偏低。吸附法因其便宜、高效而受到廣泛關(guān)注。值得注意的是，目前常用的碳基或納米復(fù)合材料對稀土金屬的吸附容量較低。

此外，稀土廢水中常含有多種雜質(zhì)，如NH₄⁺，Ca²⁺、Mg²⁺等，它們會影響吸附劑對于稀土金屬的去除或富集。因此，開發(fā)一種具有高稀土金屬吸附容量及選擇性的材料，對于從廢水中高效回收稀土金屬具有重要意義和應(yīng)用前景。

金屬有機(jī)骨架化合物(MOFs)是一類較新的有機(jī)無機(jī)雜化材料，由剛性有機(jī)連接劑相互連接的金屬團(tuán)簇組成。與傳統(tǒng)吸附劑相比，MOFs具有比表面積大、孔徑可調(diào)、易回收等優(yōu)點(diǎn)，但其吸附稀土金屬主要是通過物理吸附，容量較低。

鑒于此，有必要提供一種改性金屬有機(jī)骨架材料及其制備方法和在稀土廢水處理中的應(yīng)用，以獲得具有高選擇性和高吸附容量的材料，并應(yīng)用于廢水中稀土金屬的回收，緩解當(dāng)前稀土資源流失和利用率低的形勢。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的是提供一種改性金屬有機(jī)骨架材料及其制備方法和在稀土廢水處理中的應(yīng)用，旨在解決或至少緩解上述現(xiàn)有吸附劑針對稀土元素吸附量低、選擇性差和不易回收等問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種改性金屬有機(jī)骨架材料的制備方法，包括：將金屬有機(jī)骨架材料與螯合劑分散于有機(jī)溶劑中，以進(jìn)行接枝反應(yīng)，得所述改性金屬有機(jī)骨架材料；

其中，所述金屬有機(jī)骨架材料包括MIL-101(A)-NH₂、UiO-66-NH₂和ZIF-8-NH₂中的一種；所述螯合劑中含有羧基。

進(jìn)一步地，所述MIL-101(A)-NH₂中的A包括Cr、Fe、Al中的一種。

進(jìn)一步地，所述螯合劑包括DTPA、IDA和NTA中的一種。

進(jìn)一步地，所述金屬有機(jī)骨架材料與螯合劑的質(zhì)量比為1:0.5～1:7。

進(jìn)一步地，所述有機(jī)溶劑包括氮氮二甲基甲酰胺、甲醇、丙酮和四氫呋喃中的一種。

進(jìn)一步地，所述接枝反應(yīng)的反應(yīng)溫度為40-100℃。

進(jìn)一步地，所述接枝反應(yīng)的反應(yīng)時長為12-48h。

進(jìn)一步地，所述改性金屬有機(jī)骨架材料用于吸附稀土離子。

進(jìn)一步地，本發(fā)明還提供一種改性金屬有機(jī)骨架材料，采用如上述任意一項所述的制備方法進(jìn)行制備。

進(jìn)一步地，本發(fā)明還提供一種如上述任意一項所述的改性金屬有機(jī)骨架材料在吸附稀土離子中的應(yīng)用。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點(diǎn)：