[發(fā)明專利]一種Cu-Fe-ZIF-8/GCN復合材料及其制備方法和應用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310077848.3
• 申請日: 2023-01-31
• 公開（公告）號: CN116173887A
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發(fā)明（設計）人: 趙一博;李岳陽;常露;何文靜;謝季炎
• 申請（專利權）人: 江蘇海洋大學
• 主分類號: B01J20/02
• 分類號: B01J20/02;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/30;C02F103/34
• 代理公司: 北京和聯(lián)順知識產(chǎn)權代理有限公司 11621
• 代理人: 胡楊

本發(fā)明公開了一種Cu?Fe?ZIF?8/GCN復合材料及其制備方法和應用，將Fe離子以及GCN通過一鍋煮法與ZIF?8復合后再通過離子交換法與Cu離子復合，合成出Cu?Fe?ZIF?8/GCN；所述Cu?Fe?ZIF?8/GCN復合材料的比表面積為519msupgt;2/supgt;/g，總孔體積為0.44cmsupgt;3/supgt;/g，平均孔徑為3.39nm。Cu?Fe?ZIF?8/GCN擁有極高的吸附容量，為原始ZIF?8吸附量的4.8倍；Cu?Fe?ZIF?8/GCN的可重復利用性高，在四次循環(huán)后依然可保持初始值85％以上的吸附量；Cu?Fe?ZIF?8/GCN的制備簡單，復合過程皆在常溫下進行，溶劑無污染，適合大規(guī)模生產(chǎn)。

技術領域

本發(fā)明涉及復合材料領域，具體為一種Cu-Fe-ZIF-8/GCN復合材料及其制備方法和應用。

背景技術

抗生素作為一種藥物成分，因其能有效地抑制和殺死細菌而被廣泛應用于醫(yī)藥和農業(yè)生產(chǎn)中。鹽酸四環(huán)素(TC)作為常見的抗生素之一，由于其親水性和結構穩(wěn)定性強，在傳統(tǒng)污水處理廠中不易降解或去除，在自然環(huán)境中也極難被生物降解，隨著時間的推移，它會在各種水環(huán)境中不斷積累。據(jù)報道，已經(jīng)在各種水環(huán)境中檢測到抗生素殘留，包括沉積物、地表水，甚至地下水。為了防止其產(chǎn)生長期的不利影響，開發(fā)先進的技術來去除廢水中的有機污染物是非常必要的。金屬有機骨架(Metal-Organic?Frameworks,MOFs)是金屬離子或金屬團簇與有機配體自組裝而成的一種多孔晶體材料。用Zn離子和2-甲基咪唑可合成鋅基沸石咪唑骨架(ZIF-8)，形成三維沸石結構。由于ZIF-8可以在室溫下合成，且結構穩(wěn)定，因此其在廢水處理方面具有很大的潛力。但單獨使用ZIF-8時，脫除效率不夠顯著，需進行改性處理。石墨相氮化碳(g-C₃N₄，簡寫GCN)是一種新型的碳納米材料，同時也是一種化學穩(wěn)定的無金屬半導體。GCN的內嵌官能團(-NH₂/-NH-/＝N-)，具有π共軛平面層結構，這些化學性質可以為不同類型的污染物提供豐富的相互作用位點。Fe，Cu等過渡金屬摻雜改性也是提高材料性能的一種有效方式，將GCN及過渡金屬與ZIF-8結合將有助于提高材料的性能，為此提供了一種Cu-Fe-ZIF-8/GCN復合材料及其制備方法和應用。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術的缺陷，提供一種Cu-Fe-ZIF-8/GCN復合材料及其制備方法和應用，以解決上述背景技術提出的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：一種Cu-Fe-ZIF-8/GCN復合材料，是將Fe離子以及GCN通過一鍋煮法與ZIF-8復合后再通過離子交換法與Cu離子復合，合成出Cu-Fe-ZIF-8/GCN；所述Cu-Fe-ZIF-8/GCN復合材料的比表面積為519m²/g，總孔體積為0.44cm³/g，平均孔徑為3.4nm。

一種Cu-Fe-ZIF-8/GCN復合材料的制備方法，包括以下步驟：

S1：GCN的制備：將三聚氰胺放于坩堝中，然后轉移至馬弗爐中加熱，并于550℃下保溫一定時間，最后降溫后取出研磨后得到GCN；

S2：Fe-ZIF-8/GCN的制備：將二水合醋酸鋅、九水合硝酸鐵以及GCN加入到去離子水中，超聲處理一段時間；隨后，將2-甲基咪唑加入到另外的去離子水中，攪拌至澄清后倒入之前超聲處理后的混合溶液中攪拌一段時間，然后靜置一段時間時，離心、干燥后，得到Fe-ZIF-8/GCN；

S3：Cu-Fe-ZIF-8/GCN的制備：將一定量的Fe-ZIF-8/GCN加入到含有三水合硝酸銅的乙醇溶液中攪拌一段時間，然后離心干燥，得到Cu-Fe-ZIF-8/GCN。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案，所述S1中三聚氰胺的加熱速率為2.5℃/min；保溫時間為4h。