[发明专利]一种磁性三明治结构金属有机骨架材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种磁性三明治结构金属有机骨架材料及制备方法，属于材料合成领域。本发明的材料内核为MOFs，MOFs内核外包载一层纳米Fe₃O₄颗粒，且纳米Fe₃O₄颗粒外具有MOFs薄层。本发明材料的制备方法，包括以下步骤：MOF颗粒置于MOF前驱液中，超声分散，得到悬浊液A；将Fe₃O₄颗粒和聚乙烯吡咯烷酮分散在极性溶剂中，超声分散，得到悬浊液B；将悬浊液A和悬浊液B混合并超声分散，水浴震荡加热得到制备好的三明治结构颗粒，通过磁分离得到所需颗粒，清洗并干燥。本发明的材料能够同时保证优异的吸附和催化性能，且吸附后的材料可以得到较好的再生性能。

技术领域

本发明属于材料合成领域，涉及一种磁性三明治结构金属有机骨架材料及制备方法。

背景技术

金属有机骨架(Metal Organic Frameworks，MOFs)是一种金属或金属团簇和有机配体自组装形成的具有规则空间构型的超分子结构。由于其具有超大的比表面积、规则的孔结构、高度的可修饰性和灵活的可设计性而被广泛应用于吸附、催化、质子传导和传感器制备等领域。一些具有水稳定性的MOFs材料能够利用其表面丰富的官能团和发达的孔结构对水体中溶解性有机污染物进行有效的吸附去除和催化降解。

中国专利申请号为CN201810130028.5，公开日期为2018.06.26的申请案公开了一种碳点改性金属有机骨架吸附材料的制备方法及水体污染物治理应用。这一发明得到的CDs-ZIF-67(Co)复合吸附材料半小时内对含有的200mg/L的水中四环素的吸附容量高达977mg/g。但是存在的问题就是高吸附容量条件下，材料再生过程的脱附液中会含有大量污染物，造成二次污染。另一方面，一些难脱附的物质会造成材料的吸附性能的下降，抑制材料吸附能力的再生。Luo等人在研究UiO-66对盐酸四环素表面吸附过程中发现，吸附后UiO-66表面的盐酸四环素很难脱除，明显抑制材料的再生性能。

对吸附后难降解污染物的催化降解是实现材料再生的一个有效方法。中国专利申请号为CN201810088770.4，公开日期为2018.06.15的申请案公开了利用钻离子掺杂金属有机骨架材料处理抗生素废水的方法。这一发明利用钴离子掺杂的UiO-66通过光催化过程能够降解材料表面吸附的盐酸四环素，最高降解效率为78.3％。由于吸附在颗粒内部的污染物受到外层材料对光量子的屏蔽作用，导致仍然有一部分污染物不能被降解，从而在颗粒内部富集。另一方面，由于颗粒细小，在回收过程中离心等步骤会进一步增加能耗，而且分离过程会造成颗粒的流失，产生二次污染。

磁性金属有机骨架复合材料是目前吸附及催化降解废水领域研究的热点，如中国专利申请号为201410139869.4，公开日期为2014年7月2日的申请案公开了一种磁性金属有机骨架复合材料的合成方法及其应用，其首先用水热合成法合成四氧化三铁磁性微球；2)将磁球分散在聚多巴胺盐酸盐的水溶液中，使其表面包覆上聚多巴胺层；3)将聚多巴胺包覆的磁球分散在氯化锆和对苯二甲酸的N,N-二甲基甲酰胺混合溶液中，制得具有三明治结构的磁性金属有机骨架材料。该合成方法简单快捷，合成所得的磁性金属有机骨架材料具有高比表面积和良好生物相容性，可用于生物样品中磷酸化肽的选择性富集和MALDI-TOFMS检测。