[发明专利]一种可活化过硫酸盐的MOF原位生长CNT的磁性材料的制备与应用

说明书

本发明属于环境污染治理领域，特别涉及一种可活化过硫酸盐的MOF原位生长CNT的磁性材料的制备与应用；采用二羟基苯甲酸与双金属盐形成MOF前驱体，与三聚氰胺在适当温度下混合煅烧，制备原位生长碳纳米管的磁性材料，可活化过硫酸盐高效去除水体中的难降解有机物。与现有技术相比，本发明所涉及的磁性材料结构稳定、容易回收、效率很高，具有卓越的经济技术优势。

技术领域

本发明属于环境污染治理领域，涉及高级氧化技术处理废水中难降解有机物的技术，特别涉及一种可活化过硫酸盐的金属有机框架(MOF)原位生长碳纳米管(CNT)的磁性材料的制备与应用。

背景技术

难降解有机物在自然条件下难通过生物作用发生递降分解，它们往往通过食物链逐步被浓缩，从而易对环境和生态造成很大危害。因此，采用高效经济的方法控制水环境中的难降解有机物污染具有重要的意义。

近年来，基于硫酸根自由基的高级氧化技术已经广泛应用于难降解有机物处理。由于硫酸根自由基很高的氧化还原电位(E₀＝2.5～3.1V)，并且相对于羟基自由基具有更长的半衰期和更高的稳定性。过硫酸盐高级氧化技术具有氧化剂稳定性好，产生的硫酸根自由基能力强、受pH影响小、氧化剂利用率高和无毒无害等优点。常规的过硫酸盐活化的方法包括加热、紫外、微波等物理方法和金属氧化物、过渡金属离子、碳材料等化学方法活化。与单一催化技术相比，复合型催化剂具有效率高、稳定性好、易回收等优点。专利号201810934483.0的专利文献中公开了一种用改性碳纳米管制备的活化过硫酸盐催化剂及制备和应用，但是其制备复杂，氧化剂用量大，回收困难。专利号201810234261.8的专利文献中公开了一种利用羰基磁性金属复合材料催化激活过硫酸盐去除水中内分泌干扰物的方法，但是其制备复杂、去除效率低。

目前，尚无基于双金属MOF原位生长碳纳米管的磁性材料活化过硫酸盐去除废水中难降解有机物的报道。

发明内容

本发明解决现有技术中存在的上述技术问题，提供一种基于双金属MOF原位生长CNT的磁性材料的制备方法，并将其应用于活化过硫酸盐，高速去除废水中的难降解有机物。

为解决上述问题，本发明的技术方案如下：

一种可活化过硫酸盐的MOF原位生长CNT的磁性材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，取双金属盐溶于有机溶剂，加入二羟基苯甲酸充分混合，在60～250℃下进行水热反应，反应时间控制在6～48h，所得沉淀物经50～100℃条件下烘干得到MOF前驱体；

步骤2，取步骤1制得的MOF前驱体与三聚氰胺混合，混合物在400～1000℃温度下和氮气氛围中煅烧，制得MOF原位生长CNT的磁性材料。

优选地，所述步骤1中的双金属的组合为Mn、Co、Fe中任意两种的组合；所述的双金属盐的物质的量之间的配比为1:3～3:1。

优选地，所述步骤1中所述金属盐为氯化盐、硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐中任意一种或几种的组合；所述有机溶剂为甲醇、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺中任意一种。

优选地，所述步骤1中二羟基苯甲酸为2,5-二羟基苯甲酸和/或2,6-二羟基苯甲酸。

优选地，所述步骤1中的有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺和/或N,N-二甲基乙酰胺。

优选地，所述步骤1中的双金属盐与有机溶剂的物质的量比例为1:10～1:200。

优选地，所述步骤1中的双金属有机溶液与二羟基苯甲酸的物质的量比例为1:0.01～1:10。

优选地，所述步骤2中MOF前驱体与三聚氰胺之间的质量比为1:50～1:200。

上述MOF原位生长CNT的磁性材料在去除废水中难降解有机污染物中的应用。