[發(fā)明專利]一種UIO-66/P84衍生炭材料的制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202310559554.4
• 申請日: 2023-05-17
• 公開（公告）號: CN116492986A
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蓋方圓;盧玉;趙曉剛;王嚴(yán)
• 申請（專利權(quán)）人: 長春工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;C02F1/28;B01J20/30;C02F101/30
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本發(fā)明涉及吸附材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于染料吸附的UIO?66/P84復(fù)合材料的制備方法。P84具有較高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，以及良好的機械性能。在大多數(shù)極性溶劑中具有良好溶解度，同時能為炭材料提供豐富的氮源，是一種合適的聚合物基體。UIO?66作為一種穩(wěn)定性高、理化性能優(yōu)異、高比表面積和具有可調(diào)控孔隙結(jié)構(gòu)的MOFs材料，在吸附領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。將UIO?66摻雜到P84中，通過炭化活化處理后可得到具有金屬活性中心和分級孔結(jié)構(gòu)的衍生炭材料，使其染料吸附性得到了有效的提升。本發(fā)明旨在緩解全球水污染，為染料吸附材料的制備提供了一種新思路。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于染料吸附的UIO-66/P84衍生炭材料的制備方法，屬于染料吸附材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)

由于全球人口的穩(wěn)步增長、現(xiàn)代化、工業(yè)化和氣候變化，水安全和清潔水的提供一直是現(xiàn)代社會最具挑戰(zhàn)性的問題。近年來，在不同的天然水源中頻繁檢測到各種污染物，包括重金屬離子、有機染料、藥品、個人護理用品、氟化物、農(nóng)藥/除草劑、磷酸鹽等。目前為止，不同的物理化學(xué)和生物技術(shù)，包括化學(xué)沉淀法、生物降解法、吸附、催化/光催化降解法、絮凝法、離子交換法、膜過濾和電化學(xué)法等，已經(jīng)被應(yīng)用于處理含有新興污染物的廢水。然而，這些去除方法需要昂貴的化學(xué)品，步驟多，能耗高，操作條件復(fù)雜。在上述去除方法中，吸附法由于高效、環(huán)保、簡單和可擴展，被認(rèn)為是最常用的廢水處理方法之一。

聚酰亞胺(P84)具有較高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，以及良好的機械性能。在大多數(shù)極性溶劑中具有良好溶解度，同時能為炭材料提供豐富的氮源,是一種合適的聚合物基體。

UIO-66作為一種穩(wěn)定性高、理化性能優(yōu)異、高比表面積和具有可調(diào)控孔隙結(jié)構(gòu)的MOFs材料，在吸附領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。將UIO-66摻雜到P84中，通過炭化活化處理后可得到具有金屬活性中心和分級孔結(jié)構(gòu)的衍生炭材料，使其染料吸附性得到了有效的提升。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了處理染料吸附、水體污染等問題。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種用于染料吸附的UIO-66/P84衍生炭材料的制備方法，其制備方法包括以下步驟：

步驟1：制備UIO-66；

步驟2：將適量P84粉末溶解在DMF溶劑中，得到P84聚合物溶液；

步驟3：將制備好的聚合物溶液和一定量的UIO-66進行混合，超聲、攪拌至均一狀態(tài)，將混合液放入真空烘箱脫氣，再將混合液逐滴滴入裝有去離子水的燒杯中，邊滴邊攪拌，滴完后繼續(xù)攪拌，待水體渾濁后換水，重復(fù)幾次至水體不再渾濁；然后過濾，最后將過濾所得球狀固體冷凍干燥12h，即得到UIO-66/P84復(fù)合材料；

步驟4：將氫氧化鉀粉末與復(fù)合材料置于瓷舟中均勻混合，然后將瓷舟置于管式爐中，同時通入氮氣，氮氣流速調(diào)節(jié)為200mL/min，再將管式爐從室溫升溫至700℃，升溫速率設(shè)置為5℃/min，700℃下恒溫炭化1h，降溫后取出產(chǎn)物，將產(chǎn)物置于燒杯，先用酸浸洗，再用去離子水浸洗，浸洗同時充分?jǐn)嚢瑁粗两匆撼手行院螅^濾，最后120℃真空干燥12h，即得到炭材料。

所述步驟1中制備的UIO-66平均尺寸為100nm。

所述步驟2中P84聚合物溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％。

所述步驟3中UIO-66加入的質(zhì)量為P84粉末質(zhì)量的10％。

所述步驟4中氫氧化鉀與復(fù)合材料的質(zhì)量比為1.5∶1。

本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下益處。

本發(fā)明采用最常見的聚酰亞胺纖維P84為基質(zhì)材料，材料獲取便利，理化性能優(yōu)異，同時能為炭材料提供豐富的氮源。

本發(fā)明采用理化性能優(yōu)異的UIO-66粒子做摻雜劑，在炭化后可形成有含金屬活性位點和高比表面積的多級孔炭材料，有利于提升炭材料的染料吸附性能。