[发明专利]一种双功能无定形FeMn-MOF-74纳米花材料及制备方法和应用

说明书

一种双功能无定形FeMn‑MOF‑74纳米花材料及制备方法和应用，它涉及一种纳米材料及制备方法和应用。本发明的目的是要解决现有的MOF基吸附剂对As(III)的吸附量低的问题。双功能无定形FeMn‑MOF‑74纳米花材料以2,5‑二羟基对苯二甲酸为有机配体，以无水氯化锰和无水氯化亚铁为金属盐配体，以N,N‑二甲基甲酰胺和无水乙醇为溶剂，采用溶剂热的方法制备而成。方法：一、制备混合溶液；二、溶剂热反应；三、清洗、干燥。双功能无定形FeMn‑MOF‑74纳米花材料用于移除水中有毒金属，用于氧化水中有毒金属。本发明可获得一种双功能无定形FeMn‑MOF‑74纳米花材料。

技术领域

本发明涉及一种纳米材料及制备方法和应用。

背景技术

砷污染是现代社会最严重的水体环境污染问题之一。世界上至少有20多个国家和地区正饱受着砷污染的危害，如亚州的中国、印度、孟加拉国、越南、泰国，南美的阿根廷、智利、巴西、墨西哥，欧洲的德国、西班牙、英国，以及北美的加拿大和美国等，这些地区不断有饮用被砷污染的水而导致急性或慢性中毒的报道。以中国为例，近年来较为严重的砷污染事件有云南阳宗海砷污染、湖南岳阳砷污染、河南民权砷污染事件等。水体中砷污染的来源有人为因素，也有自然因素，主要分为以下几种：1)工业废水、废渣、废气的排放；2)自然因素，火山喷发、岩石风化、山洪暴发、地震等地质变化都会将矿石中的砷带入地表水或地下水中；3)农业生产活动中有机含砷农药(如甲基硫砷等)的使用，含砷农药进入地表水，对地表水质造成污染。

在天然水体中，大多数无机砷物种是以三价的亚砷酸盐As(Ⅲ)及五价的砷酸盐As(Ⅴ)这两种形式存在。与五价砷对比，三价砷不但具有更强的毒性，还有更大的流动性和难吸附性，因此采用吸附法或絮凝法去除水体中的砷物种时往往会发现对三价砷的吸附或絮凝效果较差。因此，在去除水体中的无机砷物种研究中，常常会采用氧化的方法，将三价的亚砷酸盐预先氧化成毒性小、更易于吸附的五价的砷酸盐物种，而后进行下一步的去除手段。当前对含砷(As)废水的处理方法主要集中在：化学沉淀法、生物法、离子交换法等，但是大多数方法都存在不同程度的缺点或不足，如：成本高、污染大、难操作等。与其他方法相比，吸附法的操作更为简便易行，处理过程更加灵活高效，吸附法对As(III)的吸附效率较高，更重要的是当吸附完成后吸附剂达到饱和状态，可以将吸附剂从水体中单独分离出来进行后续处理，这样既可以防止产生二次污染同时还可以对吸附剂处理后进行二次利用，节约了成本。因此高效去除和氧化As(III)污染物是非常必要的。

金属有机框架材料(MOFs)，作为一种新的晶体材料，凭借大的比表面积、可调控的结构以及优良的稳定性吸引了大量的科研工作者的目光。然而现有的MOF基吸附剂对于三价砷的去除能力较弱，吸附量为34.89mg/g～147.28mg/g，且一般不具有氧化三价砷的能力。

发明内容

本发明的目的是要解决现有的MOF基吸附剂对As(III)的吸附量低的问题，而提供一种双功能无定形FeMn-MOF-74纳米花材料及制备方法和应用。

一种双功能无定形FeMn-MOF-74纳米花材料以2,5-二羟基对苯二甲酸为有机配体，以无水氯化锰和无水氯化亚铁为金属盐配体，以N,N-二甲基甲酰胺和无水乙醇为溶剂，采用溶剂热的方法制备而成。

进一步的所述的无水氯化锰的质量与N,N-二甲基甲酰胺的体积比为(0.2g～0.4g):30mL；

进一步的所述的无水氯化亚铁的质量与N,N-二甲基甲酰胺的体积比为(0.08g～0.1g):30mL；

进一步的所述的2,5-二羟基对苯二甲酸的质量与N,N-二甲基甲酰胺的体积比为(0.08g～0.1g):30mL；

进一步的所述的无水乙醇与N,N-二甲基甲酰胺的体积比为(1～3):30；

进一步的所述的双功能无定形FeMn-MOF-74纳米花材料的尺寸为2μm～4μm；