[发明专利]一种超声波辅助溶剂热法制备Ni-MOF吸附材料的方法及应用

说明书

一种超声波辅助溶剂热法制备Ni‑MOF吸附材料的方法及应用，涉及重金属离子处理剂制备技术领域。首先量取DMF与EtOH作为溶剂；称取对苯二甲酸作为有机配体，Ni(NO₃)₂·6H₂O作为配位金属离子；加入乙酸、苯甲酸作为分子尺寸调节剂；用磁力搅拌器搅拌至完全溶解，再放在超声仪中超声，使药品分散均匀，并促进结晶；最后将混合液倒入聚四氟乙烯内衬的反应釜中反应；待反应结束洗涤除去未反应的药品。本发明主要研究了Ni²⁺与有机配体对苯二甲酸之间按不同比例合成的Ni‑MOF对重金属离子的去除性能的影响。在水体环境下Ni‑MOF材料的性能并没有被破坏，能够有效分离水体中的重金属离子。

技术领域

本发明涉及重金属离子处理剂制备技术领域，具体是涉及一种超声波辅助溶剂热法制备Ni-MOF吸附材料的方法及应用。

背景技术

随着全球工业化的迅速发展，越来越多的人意识到环境污染给生活带来的危害。近十年来，水体重金属污染严重影响着国民的生活质量，各地区癌症发病率大幅度升高，给人们造成了一定的恐慌，迫切希望能通过科技手段尽早解决这个问题。这便促使着科研工作者对此产生极大的关注度。然而当下空气污染也相当严重，各大城市都不同程度的出现了雾霾状况，这很大程度上离不开石油煤油等工业燃料的大量燃烧燃烧产生的废气，这使得使用清洁能源更为重要，一来能缓解石油等不可再生资源的使用紧张度，而来如H₂等清洁能源燃烧后只生成水不会对空气产生任何危害。但目前所面临的是清洁能源的贮存问题，氢气虽环保，但由于其易爆炸不易运输储存等缺点，限制了其被广泛应用。在这里，我们将介绍一类崭新的微介孔固态晶体材料。金属有机骨架(metal-organic-framework,MOF)材料在化学，材料学及一些工程应用领域引起了研究人员的极大兴趣。因其结构复杂多样，拥有较高比表面与孔尺寸，特别是孔道化学特性和尺寸在分子水平上优异的可控性等众多独特优势，使其在能源气体储存气相和液相吸附分离膜材料分离、多相催化、生物医药、光电磁、传感等众多领域有着广阔的应用前景。但由于其性能的不稳定以及合成耗能耗时，阻碍了产业化的发展。

目前所报道的MOF材料，绝大多数都具有较低的稳定性，特别是对水的不稳定性。IRMOF系列是由美国Yaghi课题组设计合成的，在此基础，Yaghi研究组对其进行了孔道化学改性和孔尺寸扩张，虽比之前有了更好的热稳定性，但水性依旧很差。这也限制了MOF材料在水体环境下的应用。

本发明针对此问题，研制出具有较强水稳定性的MOF材料，让其不仅能运用于气体气附等非水体环境，还能运用于水体环境下的重金属离子的分离。这将给水体体重金属污染的处理带来一片新天地。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种超声波辅助溶剂热法制备Ni-MOF吸附材料的方法及应用。获得的Ni-MOF吸附材料具有优良的处理重金属离子性能。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种超声波辅助溶剂热法制备Ni-MOF吸附材料的方法，步骤如下：

①首先量取20ml的DMF与10ml的EtOH作为溶剂；

②称取1-4g的对苯二甲酸作为有机配体，1.74g的Ni(NO₃)₂·6H₂O作为配位金属离子；

③加入1ml的乙酸、0.01g的苯甲酸作为分子尺寸调节剂，合成尺寸更小的Ni-MOF；

④所有药品加入后，用磁力搅拌器搅拌至完全溶解，再放在超声仪中超声80min，使药品分散均匀，并促进结晶；

⑤最后将混合液倒入聚四氟乙烯内衬的反应釜中，至于恒温干燥箱中160℃反应24h；

⑥待反应结束自然冷却至室温后，水洗3次，乙醇洗3次，DMF洗1次，除去未反应的药品；