[发明专利]一种具有核壳结构的Uio-66/聚芳香胺复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种具有核壳结构的Uio‑66/聚芳香胺复合材料及其制备方法和应用。包括以下步骤，首先将Uio‑66分散于水溶液，之后加入芳香胺单体和表面活性剂，搅拌0.5‑24h，使其充分接触；然后滴加过硫酸盐水溶液，引发聚合反应，并持续搅拌3‑24h。离心分离、洗涤即可得Uio‑66/聚芳香胺复合材料。复合材料比表面积达319.77m²/g，有效提升了聚芳香胺的比表面积，且成功对Uio‑66表面进行氨基化修饰。本发明所述方法可高效制备Uio‑66/聚芳香胺复合材料，经济有效、操作简单，在水处理技术领域有广阔的应用前景。

技术领域

本发明金属有机骨架与聚芳香胺复合材料技术领域，具体公开了一种具有核壳结构的Uio‐66/聚芳香胺复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

Uio‐66是一种锆基金属‐有机骨架(MOFs)，具有高耐热、耐酸碱腐蚀性，可以在水相中稳定存在，是MOFs材料中具有最优稳定性的系列材料之一。它具有高比表面积，目前使用各种方法合成的Uio‐66比表面积大多超过1000m²/g，在很多领域具有良好的应用前景。但是Uio‐66表面官能团含量少，限制了其在吸附领域的应用。将Uio‐66和富含官能团的聚合物复合是对其表面进行改性的有效手段。

聚芳香胺是一类共轭聚合物，具有良好的环境稳定性及氧化还原特性，且表面含大量氨基，在水处理等领域的应用已得到广泛关注。但合成的聚芳香胺比表面积很低，仅十几至几十m²/g，极大地限制了它的应用。

因此，开发一种能够综合Uio‐66和聚芳香胺二者优势的复合材料及其制备方法是非常有意义的。

本发明提出了一种表面活性诱导的方法制备具有纳米尺度核‐壳结构的 Uio‐66/聚芳香胺复合材料。它结合了高稳定性、高比表面积、优异的氧化还原性能以及螯合性能。在含重金属废水的处理领域具有良好的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有核壳结构的Uio‐66/聚芳香胺复合材料及其制备方法和应用。本发明制备方法简单，重复性好，制备的复合材料展示出核壳结构，有效提升了聚芳香胺的比表面积，且成功对Uio‐66表面进行氨基化修饰，结合了两种组分的优势。

本发明的目的是通过以下方式实现的。

一种具有核壳结构的Uio‐66/聚芳香胺复合材料，其中Uio‐66为核，聚芳香胺为壳。所述的芳香胺单体包括间苯二胺、苯胺、吡咯中的一种或几种。

上述复合材料的粒径范围在200‐800nm之间，壳层厚度在20‐80nm左右。

在上述粒径和壳层厚度范围内，随壳层厚度增加，复合材料的比表面积下降，虽然复合材料总体的吸附性能提升，但是PmPD的利用率下降。

所述的具有核壳结构的Uio‐66/聚芳香胺复合材料的制备方法，包括以下步骤，在溶液中加入Uio‐66，以及芳香胺单体，搅拌混匀；然后滴加过硫酸盐水溶液，引发氧化聚合反应，并持续搅拌反应，固液分离、洗涤即得Uio‐66/聚芳香胺复合材料。

所述的具有核壳结构的Uio‐66/聚芳香胺复合材料的制备方法，所述的Uio‐66 与芳香胺单体的质量比为1:5～1:0.25；优选1：1‐0.25；进一步优选1:0.5。

所述的具有核壳结构的Uio‐66/聚芳香胺复合材料的制备方法，反应体系中，Uio‐66的质量浓度为1～10g/L，优选4g/L，芳香胺单体的质量浓度为1～10g/L，优选2g/L。

所述的具有核壳结构的Uio‐66/聚芳香胺复合材料的制备方法，反应体系中加入表面活性剂，所述的表面活性剂包括十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠的一种或两种。优选十二烷基苯磺酸钠。