[发明专利]一种还原性氧化石墨烯/金属有机骨架复合材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种还原性氧化石墨烯/金属有机骨架复合材料及其制备方法与应用。该方法包括：将氧化石墨烯加入水中，混匀，加入硼氢化钠，得到待处理液；在搅拌状态下将待处理液加热，离心，干燥，研磨得到还原性氧化石墨烯粉末；将还原性氧化石墨烯粉末加入N,N‑二甲基甲酰胺中，混匀，得到还原性氧化石墨烯粉末分散液；加入铁盐及对苯二甲酸，混匀，加入N,N‑二甲基甲酰胺，混匀，得到混合液；将混合液加热，离心，洗涤，真空干燥得到所述还原性氧化石墨烯/金属有机骨架复合材料。该方法简便易操作，制得的还原性氧化石墨烯/金属有机骨架复合材料通过协同作用在催化活化过硫酸盐降解有机污染物的过程中具有较好的催化性能。

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，具体涉及一种还原性氧化石墨烯/金属有机骨架复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

金属有机骨架材料(Metal Organic Frameworks,MOFs)是由无机金属节点和有机桥连配体通过配位自组装得到的具有周期性结构的新型多孔材料。MOFs材料因具有较大的比表面积、孔道结构可调控以及化学成分稳定等优势，已经成为催化应用领域的研究热点。

基于MOFs材料作为高级氧化体系催化剂存在单一MOFs材料催化活性位点不足，材料颗粒易聚集，无法持续高效活化过硫酸盐产生自由基去除水中有机污染物。而催化活性位点的数量是快速启动活化过硫酸盐反应的必要条件，并且MOFs材料颗粒的分散性有利于活性位点与过硫酸盐之间，以及过硫酸盐所产生的自由基与污染物之间的电子转移。因此制备一种催化活性位点丰富且分散性良好的MOFs材料对实现活化过硫酸盐快速高效降解有机污染物以及实现其催化性能的工业化应用具有重要意义。

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还原性氧化石墨烯/金属有机骨架复合材料及其制备方法与应用。

本发明提供一种还原性氧化石墨烯/金属有机骨架复合材料的制备方法，旨在合成催化一种活性位点丰富、传质效率高、孔道结构多样且稳定性良好的还原性氧化石墨烯/铁基金属有机骨架复合材料。

本发明公开一种还原性氧化石墨烯/金属有机骨架复合材料的方法，通过引入还原性氧化石墨烯作为载体，一方面增加催化剂材料的活性位点，实现协同催化；另一方面，石墨烯可作为载体使金属有机骨架材料颗粒原位分散生长在其片层表面，可阻止金属有机骨架材料颗粒的聚集，实现高效稳定催化活化过硫酸盐有效降解水中有机污染物。具有孔道结构多样，传质效率高，稳定性和循环使用性良好等优点。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

本发明提供的一种还原性氧化石墨烯/金属有机骨架复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将还原性氧化石墨烯粉末加入N,N-二甲基甲酰胺中，超声分散均匀，得到还原性氧化石墨烯粉末分散液；

(2)将铁盐(六水合三氯化铁或九水合硝酸铁)及对苯二甲酸加入步骤(1)所述还原性氧化石墨烯粉末分散液中，混合均匀，然后再加入N,N-二甲基甲酰胺，搅拌均匀，得到混合液；

(3)将步骤(2)所述混合液转移至反应釜(优选不锈钢高温高压反应釜)中加热，得到加热后的反应液，进行恒温合成反应，冷却至室温，离心取沉淀，洗涤(洗涤的目的是洗掉多余的配体及杂质)，真空干燥得到所述还原性氧化石墨烯/金属有机骨架复合材料。

进一步地，步骤(1)所述还原性氧化石墨烯粉末的制备，包括：

将氧化石墨烯加入水中，混合均匀，然后加入硼氢化钠，混合均匀，得到待处理液；在搅拌状态下将所述待处理液加热，进行恒温水浴处理，离心取沉淀，干燥，研磨得到所述还原性氧化石墨烯粉末。