[發明專利]一種具有鈾酰離子檢測與吸附雙重功能的鑭系發光MOF水凝膠及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202210905183.6
• 申請日: 2022-07-29
• 公開（公告）號: CN115364814B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 孫慧;崔安琪;鄔曉憶;葉俊彬;賴家平
• 申請（專利權）人: 廣州大學
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/28;B01J20/30;C09K11/06;C02F1/28
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 周調云

本發明屬于熒光材料技術領域，特別涉及一種具有鈾酰離子檢測與吸附雙重功能的鑭系發光MOF水凝膠及其制備方法和應用。該鑭系發光MOF水凝膠的制備方法為：首先利用鑭系金屬離子與有機配體進行水熱反應，得到鑭系金屬?MOF；將所述鑭系金屬?MOF與水凝膠前體混合，得到鑭系金屬?MOF溶膠；將所述鑭系金屬?MOF溶膠與鑭系金屬離子進行交聯反應，得到所述鑭系發光MOF水凝膠。本發明的鑭系發光MOF水凝膠不僅能夠對UO₂²⁺進行熒光檢測，具有很高的檢測靈敏度，還具有吸附功能，從而可以實現水體中UO₂²⁺的富集回收以及水體凈化；同時本發明制備得到的鑭系發光MOF水凝膠可以解決傳統MOF材料在水中易碎、回收困難，造成二次污染等問題。

技術領域

本發明屬于熒光材料技術領域，特別涉及一種具有鈾酰離子檢測與吸附雙重功能的鑭系發光MOF水凝膠及其制備方法和應用。

背景技術

近年來，大規模的鈾礦開采、核工業排放、軍事活動等，將大量的鈾暴露于自然環境之中。在天然水體中，鈾主要以鈾酰離子(UO₂²⁺)這一化學形態穩定存在，并且可以通過腸道、呼吸道甚至體外接觸等方式進入人體。大量研究證明，鈾具有化學毒性，可在人體內累積，造成腎臟損傷、影響骨骼代謝等。同時，鈾還具有放射性，其中U238的半衰期長達4.5×10⁹年之久。鈾的放射性毒性表現在它可引發生物體內DNA分子損傷，影響正常的生殖和發育過程，給人類和環境帶來長期的不利影響。另一方面，鈾作為核燃料，也是一種低碳清潔能源，具有很高的利用價值。

因此，對水體中的鈾酰離子的高靈敏性檢測以及對鈾資源的高效富集回收方法的研究，在人類健康、環境安全以及可持續發展問題上都具有十分重要的意義。傳統的鈾檢測方法，如ICP-MS、ICP-AES、固體熒光法、溶出伏安法等，往往依賴于大型精密儀器，且需要復雜的前處理、成本高，操作繁瑣，并且傳統的鈾檢測方法中，少有在檢測的同時還可實現對鈾資源的富集和回收。熒光檢測法憑借其操作簡單、靈敏度高、可實現快速檢測等優勢，成為了一種很有前景的化學分析方法，這也是目前各種熒光材料快速發展的前提。其中，以鑭系元素(如Tb³⁺、Gd³⁺、Eu³⁺)為金屬中心離子構筑的鑭系金屬有機框架材料(Ln-MOF)由于“天線效應”的存在，而具有獨特的熒光特性。目前，已有一些Ln-MOF被設計用于UO₂²⁺的檢測，但在實現傳感的同時兼具較高吸附性能的報道還比較少見。此外，由于金屬有機框架材料(MOFs)多為微小的粉末或者晶體，在水中分散性好，往往存在易碎且回收困難等問題，傳統的分離方法(過濾、離心等)雖然可以將其從液體介質中分離，但無法應用于大規模污水處理中，這使得MOFs材料在實際應用中受到限制。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明的第一方面提出一種鑭系發光MOF水凝膠的制備方法，所得到的鑭系發光MOF水凝膠不僅能夠對UO₂²⁺進行熒光檢測，具有很高的檢測靈敏度，還具有吸附功能，從而可以實現UO₂²⁺的富集凈化、回收；同時本發明制備得到的鑭系發光MOF水凝膠可以解決MOF在水中易碎、回收困難，造成二次污染等問題。

本發明的第二方面是提供一種鑭系發光MOF水凝膠。

本發明還提供所述鑭系發光MOF水凝膠的應用。

具體地，本發明采取如下的技術方案：

本發明的第一方面提出一種鑭系發光MOF水凝膠的制備方法，包括如下步驟：

使鑭系金屬離子與有機配體進行水熱反應，得到鑭系金屬-MOF；

將所述鑭系金屬-MOF與水凝膠前體混合，得到鑭系金屬-MOF溶膠；