[发明专利]一种氨基化磁性UiO-66的制备方法

说明书

本发明公开了一种氨基化磁性UiO‑66的制备方法，包括：采用共沉淀法制备磁性UiO‑66；多巴胺在碱性条件下发生自聚反应，修饰磁性UiO‑66表面生成聚多巴胺；该修饰在磁性UiO‑66表面的聚合物可与含有伯胺的化合物发生席夫碱反应，得到氨基化磁性UiO‑66。本发明利用聚多巴胺的粘附性，在磁性UiO‑66表面合成聚多巴胺，进而通过席夫碱反应，使聚乙烯亚胺接枝在聚多巴胺修饰的磁性UiO‑66表面，成功合成了一种氨基化磁性UiO‑66的功能化材料；其具有高比表面积、丰富的多孔结构和孔隙率，可迅速磁性分离和回收再利用，对砷(III)具有良好的吸附性和吸附选择性，解决了常规的离子交换、沉淀等单元技术对As(III)的清除效果不理想的问题。

技术领域

本发明涉及金属有机复合材料技术领域，尤其是涉及一种氨基化磁性UiO-66的制备方法。

背景技术

自然界中的砷主要以三价As(III)与五价As(V)两种形式存在，其中As(III)的毒性更高，约为As(V)的60倍以上，且迁移性更强、去除难度更大。一般情况下，As(III)为地下水中砷的优势形态，常用的离子交换、沉淀等单元技术对As(III)的处理效果不理想。

金属有机框架(Metal-organic Framework，MOFs)材料是一类由有机配体与金属中心经过自组装形成的具有可调节孔径的材料。与传统无机多孔材料相比，MOFs材料具有更大的比表面积，更高的孔隙率，结构及功能更加多样。

UiO-66作为MOFs材料的一种，具有较高的比表面积和良好的水稳定性。通过共沉淀法制备的磁性UiO-66可在外加磁场的作用下迅速分离。在碱性条件下，多巴胺可在磁性UiO-66表面发生聚合反应生成聚多巴胺，聚多巴胺中含有酮基，可以伯胺发生席夫碱反应，利用这一原理，将聚乙烯亚胺修饰在磁性UiO-66表面。该材料可在外加磁场作用下迅速分离，是一种理想的吸附材料。目前，聚乙烯亚胺接枝的聚多巴胺修饰的磁性UiO-66，还未见文献报道。

现有技术如授权公告号为CN 105837610B的中国发明专利，公开了一种三氮唑功能化的Zr-MOFs材料的制备方法，其方法步骤为：先采用溶剂热法制备合成叠氮功能化的Zr-MOFs材料；再利用点击反应，将含炔基的有机小分子成功嫁接在上述合成的Zr-MOFs材料的叠氮基团上，从而合成三氮唑功能化的Zr-MOFs材料；所合成的材料可作为传感器应用于水体中汞离子的检测。但是该材料不能选择性吸附水中的砷(III)离子。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氨基化磁性UiO-66及其制备方法，以及其在吸附-分离领域的应用。

本发明针对上述技术中提到的问题，采取的技术方案为：

一种氨基化磁性UiO-66的制备方法，包括以下步骤；

将磁性Fe₃O₄纳米颗粒分散至四价锆盐的去质子化试剂中，与小分子多羧酸反应，经化学共沉淀法制备磁性UiO-66；磁性纳米粒子在外加磁场下可简单地实现分离，但其磁偶极作用使得其相互聚集，分散性差，使用四价锆盐及配体制备金属有机骨架，采用共沉淀法对磁性纳米颗粒进行修饰，抑制了磁性纳米粒子的相互聚集，提高磁性UiO-66的分散性和稳定性，从而提高比表面积和吸附性。

取多巴胺，新鲜配制成多巴胺溶液，加入磁性UiO-66，均匀分散，静置12-36h，发生多巴胺自聚反应，得聚多巴胺修饰的磁性UiO-66；水溶液中，多巴胺的邻苯二酚基团和氨基基团，与磁性UiO-66表面形成共价-非共价的相互作用，对磁性UiO-66具有超强黏附作用，同时多巴胺的邻苯二酚基团易被氧化成邻苯二醌结构，此结构与多巴胺之间发生反歧化反应，偶合形成交联键，在磁性UiO-66孔隙内部和表面形成紧密附着的交联复合层，有效修饰磁性UiO-66，并改善其性质。