[發(fā)明專利]一種具有廣譜吸附性的納米環(huán)糊精晶體吸附材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211040390.6
• 申請(qǐng)日: 2022-08-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115337914B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李發(fā)學(xué);賈潔;王宸楊;高婷婷;俞建勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東華大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B01J20/26
• 分類(lèi)號(hào): B01J20/26;B01J20/30;C02F1/28;C02F103/30
• 代理公司: 上海泰能知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31233
• 代理人: 黃志達(dá)

本發(fā)明涉及一種具有廣譜吸附性的納米環(huán)糊精晶體吸附材料及其制備方法，包括：將不溶于水的環(huán)糊精基金屬有機(jī)骨架材料、修飾單體、催化劑和溶劑混合反應(yīng)，洗滌，干燥，得到環(huán)糊精基吸附材料。本方法生產(chǎn)條件溫和，所用單體成本低廉，適于工業(yè)應(yīng)用；制備的吸附材料具有優(yōu)良的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、較多的活性位點(diǎn)和較高的吸附性能，可對(duì)印染廢水中的污染物實(shí)現(xiàn)高效廣譜富集，有利于多種污染物同時(shí)去除。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于功能化金屬有機(jī)框架納米材料及其制備領(lǐng)域，特別涉及一種環(huán)糊精基吸附材料及其制備方法。

背景技術(shù)

金屬有機(jī)骨架材料(MOFs)是一類(lèi)由有機(jī)配體和金屬離子配位而成的新型多孔晶體材料，其具有原料可選擇性強(qiáng)、成本可控和結(jié)構(gòu)可調(diào)的特點(diǎn)，故而普遍具有結(jié)構(gòu)多樣性和豐富的后修飾可能性，所以在氣體吸附、儲(chǔ)存與分離、催化等領(lǐng)域已有廣泛應(yīng)用且有著無(wú)限潛力。環(huán)糊精(CD)作為一種天然淀粉衍生物，是一類(lèi)價(jià)廉易得的低聚糖，其結(jié)構(gòu)本身具有特殊的空腔結(jié)構(gòu)，可與多種有機(jī)、無(wú)機(jī)分子結(jié)合成主客體包絡(luò)物，被廣泛應(yīng)用于水和空氣中污染物的去除。而其作為有機(jī)配體制備的金屬有機(jī)骨架材料，具有良好的生物相容性和環(huán)境友好性質(zhì)，被廣泛應(yīng)用于藥物運(yùn)載和緩釋領(lǐng)域；但是，這種成本低廉的綠色多孔材料卻面臨在水中穩(wěn)定性差的問(wèn)題而無(wú)法在印染污水處理領(lǐng)域得到應(yīng)用。同時(shí)，印染污水種污染物種類(lèi)較多，吸附材料對(duì)多種染料和金屬離子的廣譜捕捉性能也亟待開(kāi)發(fā)。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究了多種提高環(huán)糊精基金屬水穩(wěn)定性和吸附性能的方法，但對(duì)印染水中成分復(fù)雜的污染物的廣譜吸附能力的研究較少。

ACS?Sustainable?Chem.Eng.2019,7,17,14479–14489報(bào)道了一種β-CD基MOF材料衍生的多孔碳材料。雖然其在分散在水中的4種酰胺類(lèi)有機(jī)質(zhì)均具有高效的吸附去除能力，但在該材料的合成過(guò)程中，為使CD基MOF具有水穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)，需要經(jīng)過(guò)650℃的長(zhǎng)時(shí)間煅燒，因此，該文獻(xiàn)所制備的β-CD基材料雖然具有較好的吸附性能，但制備過(guò)程復(fù)雜，生產(chǎn)條件能耗高，且經(jīng)碳化后的MOF材料不具有晶體結(jié)構(gòu)，也就失去了多孔性，且該材料對(duì)水中染料和重金屬離子均不具有吸附性，因而其性能具有一定的局限性，且不適用于工業(yè)化生產(chǎn)。

Chem.Asian?J.2019,14,261–268報(bào)道了一種碳化后的環(huán)糊精基MOFs材料在模擬廢水中重金屬離子吸附方面的應(yīng)用，結(jié)果表明其對(duì)Cd²⁺的吸附能力達(dá)到140.85mg/g，這一工作為環(huán)糊精基MOFs材料用作水處理提供了思路，但該工作僅探索了環(huán)糊精基MOFs材料對(duì)于單一重金屬離子的去除性能，并未對(duì)實(shí)際印染水中多種污染物，主要包括成分復(fù)雜多種染料、重金屬離子的去除性能進(jìn)行探索，因而無(wú)法滿足印染廢水行業(yè)的實(shí)際使用需求。

CN113750968A公開(kāi)了一種不溶于水的環(huán)糊精基金屬有機(jī)骨架材料及其制備方法，該發(fā)明提出一種可以使環(huán)糊精基金屬有機(jī)骨架材料滿足污水處理應(yīng)用的方法，但該發(fā)明僅對(duì)印染污水中帶有正電荷的有機(jī)物和金屬離子有去除作用，而印染污水通常是多種屬性的染料和重金屬離子同時(shí)存在的，因此，其對(duì)于多種成分同時(shí)共存的復(fù)雜印染污水的凈化能力是有限的。

綜上所述，本領(lǐng)域迫切需要開(kāi)發(fā)合成簡(jiǎn)便、水穩(wěn)定性較高且可以實(shí)現(xiàn)對(duì)印染污水中多種污染物同時(shí)吸附的環(huán)糊精基金屬有機(jī)骨架材料，作為處理印染廢水的吸附材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種具有廣譜吸附性的納米環(huán)糊精晶體吸附材料及其制備方法，克服現(xiàn)有技術(shù)中環(huán)糊精基金屬有機(jī)骨架吸附材料對(duì)水中同時(shí)帶有正負(fù)電荷的染料和金屬離子的復(fù)雜印染污水效果不佳的問(wèn)題，改善印染廢水污染物吸附能力不佳的缺陷。

本發(fā)明的一種環(huán)糊精基吸附材料的制備方法，包括：

(1)將環(huán)糊精基金屬有機(jī)骨架晶體、催化劑、交聯(lián)劑和溶劑混合，進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，過(guò)濾，洗滌，干燥，得到不溶于水的環(huán)糊精基金屬有機(jī)骨架材料；

(2)將不溶于水的環(huán)糊精基金屬有機(jī)骨架材料、帶有不同官能團(tuán)的修飾單體、催化劑和溶劑混合反應(yīng)，洗滌，干燥，得到環(huán)糊精基吸附材料。