[发明专利]基于MIL-100碳化物靶向去除邻苯二甲酸酯类污染物的催化材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开一种基于MIL‑100碳化物靶向去除邻苯二甲酸酯类污染物的催化材料及其制备方法与应用。该方法包括：将MIL‑100碳化以增强水稳定性，并以此为基底通过表面分子印迹构筑包含邻苯二甲酸酯印迹层的催化材料MIL‑100MIP。该材料利用MIL‑100碳化物的金属活性位点实现对过硫酸盐的快速活化，通过调节表面印迹层厚度实现对生成的硫酸根自由基的快速传质。该方法适用于各种有机废水中邻苯二甲酸酯类污染物的快速识别和催化降解。该方法催化反应时间短、识别准确、产生铁泥少、无需调节废水pH，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于水污染控制技术领域，具体涉及一种基于MIL-100碳化物靶向去除废水中邻苯二甲酸酯类污染物的催化材料的制备方法与应用。

背景技术

邻苯二甲酸酯作为常用增塑剂在各种环境水体中分布广泛。由于具有生物富集性、干扰内分泌等特征，对生物及人体健康造成严重威胁。研究表明，尽管在达标排放的水体中依旧含有该类物质，并可以通过生物富集、迁移等途径进而进入人体。因此，如何有效去除水中邻苯二甲酸酯成为水污染处理研究的热点之一。

以金属有机骨架材料(MOFs)为基础的硫酸根自由基高级氧化体系具有降解彻底、高比表面积、孔道有序、反应快、自由基存在时间长、能耗低等特点被广泛研究。然而，由于MOFs在复杂水环境的稳定性较差，且由于自由基对水中有机污染物进行无差别攻击，其中绝大多数有机物是小分子化合物，如醇、醛和小分子有机酸等，导致对复杂废水中邻苯二甲酸酯类污染物的降解效率较低。因此，在深度高级氧化过程中选择性地去除邻苯二甲酸酯类污染物仍面临巨大挑战。

通过碳化对材料的稳定性进行强化，并保持其高的比表面积，可以使其在水污染控制中具有更好的稳定性和催化性能(Journal of Hazardous Materials.2019,377:163–171)。此外，分子印迹技术可以增强了污染物的局部浓度，提高了污染物与自由基的接触效率(Applied Surface Science.2017,426: 1075–1083)。其中，表面分子印迹技术通过在催化剂表面制备与目标污染物相匹配的识别位点，提高了材料对目标分子的选择性的同时，进一步提高了自由基与污染物的接触速率(Chemosphere.2020,240:124875)。表面印迹可与活性硅胶、磁性F_e3O₄粒子、壳聚糖、MOFs等其它环境功能材料结合使用。这一特点在保持材料原有的特性条件下通过调节印迹层厚度保证自由基组分良好的传质过程的同时，可使材料催化性能达到最优。

发明内容

为了克服现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种基于 MIL-100碳化物靶向去除邻苯二甲酸酯类污染物的催化材料及其制备方法与应用。

本发明的目的是针对现有MOFs类非均相催化材料在高级氧化体系中存在的稳定性差、对邻苯二甲酸酯类污染物降解效率低的问题，提供了一种具有特异性识别该类污染物并快速催化降解的催化剂。该催化材料具有识别准确，污染物降解速度快、适用范围广的优点。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

本发明提供的基于MIL-100碳化物靶向去除废水中邻苯二甲酸酯类污染物的催化材料(MIL-100MIP)的制备方法，包括如下步骤：

(1)将邻苯二甲酸酯类污染物溶于乙腈中，混合均匀，然后加入丙烯酸、二乙烯基苯(DVB)、N-N偶氮二异丁腈(AIBN)及MIL-100碳化物，混合均匀，得到混合液，将装有混合液的容器密封后，将所述混合液升温进行水浴加热处理，得到水浴处理后的产物；

(2)将步骤(1)所述水浴处理后的产物过滤，分离滤液和滤渣，取滤渣，然后将所述滤渣用甲醇或乙醇洗涤，以去除印迹体系中邻苯二甲酸酯污染物模板分子，真空干燥，得到所述基于MIL-100碳化物靶向去除废水中邻苯二甲酸酯类污染物的催化材料。

进一步地，步骤(1)所述MIL-100碳化物的制备，包括：