[发明专利]一种In‑MOFs材料及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种In-MOFs材料的制备方法以及它们作为吸附剂对有机溶剂中染料（如亚甲基蓝、甲基橙和罗丹明B等）的吸附性能研究。这种In-MOFs材料作为吸附剂具有吸附容量高，染料去除效率高，用量小、简单、安全和成本低的优势。

技术背景

金属-有机骨架材料(Metal-Organic Frameworks，MOFs)，也称为多孔配位聚合物即(Porous Coordination Polymers，PCPs)，是一种具有周期性网络结构的多孔配位材料,结构中包含了各种有机配体和次级构筑单元(SBUs)。由于MOFs结构中配体和SBUs的可调节性，可以通过调节设计具有纳米尺寸的孔道的MOFs材料，这些孔道具有吸附性质，能吸收一些有机或无机的荧光材料和染料。同时染料废液是随工业发展出现的一种新环境问题。许多染料是有毒的甚至是致癌的,而且大多数有毒的染料物质对光和氧化剂是稳定的,不容易降解。虽然己经有一些处理方法,比如生物处理、膜处理、改进的氧化处理、电化学方法和吸附处理等，但效果不是很明显。因此，具有显著的吸附性质的MOFs材料用于染料吸附成为了研究的热点。用于吸附有机染料的MOFs材料目前多为ZIF-8、Fe-MIL-101、Al-MOF、Cr-MOF等MOFs材料。铟为第五周期第ⅢA 族元素，铟可采取六配位、七配位甚至于八配位，进而能够与有机配体形成较高的稳定性In-MOFs材料。同时，目前尚未有In-MOFs材料吸附有害有机染料的报道和专利。

本发明人通过溶剂热法合成In-MOFs材料，并以该材料为吸附剂用于吸附有机染料（如亚甲基蓝、甲基橙和罗丹明B等），发现该In-MOFs材料具有骨架稳定，吸附染料分子后依然保持稳定的骨架（见图2）。此外该In-MOFs材料与ZIF-8、Fe-MIL-101、Al-MOF、Cr-MOF等MOFs材料吸附染料相比，具有用量少，安全、高效、成本低等优点。

发明内容

本发明的目的在于通过铟In(III)为次级构筑单元，含有酰胺键修饰的四羧酸5-(3,5-二羧基苯甲酰胺基基)间苯二甲酸(H₄L¹)为有机配体，合成一种In-MOFs材料，在深入研究其吸附性能的基础上，发现该In-MOFs材料对有机染料的吸附性能较佳，据此提供一种In-MOFs材料作为吸附材料的应用（以亚甲基蓝为例），同时提供该In-MOFs材料的制备方法。

本发明的技术方案如下：

In-MOFs的制备方法，包括以下步骤：

1)将铟盐溶解在含羰基的有机溶剂中，制成铟盐溶液。

2)将四羧基有机配体溶解在含羰基的有机溶剂中，制成配体溶液。

3)将铟盐溶液和配体溶液混合超声后转移至密闭条件下加热反应，并将反应后的产物过滤、洗涤、干燥得到In-MOFs。

4)铟盐为In(NO₃)₃·6H₂O，有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、乙醇和乙腈中的任意一种或者是其中任意一种和N,N-二甲基甲酰胺形成的混合溶剂。

5)加热反应的温度为85-100 ^oC，加热反应时间为12-24 h。

附图说明

图1 In-MOFs材料的结构拓扑图

图2 In-MOFs材料的XRD粉末衍射图

图3亚甲基蓝的紫外分光光谱标准曲线图

图4 不同质量的In-MOFs材料吸附亚甲基蓝的紫外分光光谱图

图5 不同时间段下In-MOFs材料吸附亚甲基蓝的紫外分光光谱图。

具体实施方式

通过以下实施例进一步详细说明本发明，但应注意本发明的范围并不受这些实施例的任何限制。

实施例1：

在利用酰胺基团修饰的四酸配体和金属In(III)反应制备In-MOFs材料的反应中，温度、原料的摩尔比和反应的时间对产物的相纯度、产量和吸附效果均有影响（见表1）。在配体H₄L¹和In(NO₃)₃·6H₂O的反应中，如配体与金属盐的最佳摩尔比为1:3，温度90 ^oC，反应时间为12 h，产物的拓扑结构和XRD粉末衍射见图1和图2。

实施例2：