[发明专利]一种MOFs衍生材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及功能材料技术领域，提供了一种MOFs衍生材料的制备方法，将钴盐、锌盐、2‑甲基咪唑和有机溶剂混合进行溶剂热反应得到MOFs前驱体，再依次进行煅烧，酸洗得到MOFs衍生材料。本发明通过引入锌离子降低钴的负载，利用煅烧的方式将钴包裹在形成的碳纳米管中以及利用酸洗将材料中部分不牢固的钴颗粒脱除的方式，最终降低了材料在使用过程中钴的溶出，而且材料催化性能较高。实验结果表明，利用本发明提供的制备方法得到的MOFs衍生材料和过硫酸盐降解CBZ时，CBZ的降解率可达98％，同时Co离子溶出为78μg/L；降解双酚A时，CBZ的降解率可达100％，同时Co离子溶出为45μg/L。

技术领域

本发明涉及功能材料技术领域，尤其涉及一种MOFs衍生材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着工业的迅速发展，大量人工合成的有机物，如护肤品、染料、药物等得到了迅猛发展，同时上述有机物通过各种途径被排放到水环境中，使水体遭到了严重污染。目前有机废水处理的方法主要有生物、物理和化学方法。其中化学方法中的过硫酸盐氧化技术由于其稳定性好、溶解性好、活化方式多、pH适用范围广，成为处理水体有机污染物的极具发展前景的高级氧化技术。

过硫酸盐氧化技术是指通过活化过硫酸盐而生成硫酸根自由基(SO₄^-.)，SO₄^-.将废水中绝大部分有机物降解为CO₂和H₂O。而将过硫酸盐活化的方法中，利用过渡金属活化具有无需外加热源和光源，常温下即可实现活化的优点，同时还可以重复使用。其中，过渡金属离子钴被证明对过硫酸盐有更好的活化效果，但是过渡金属离子钴和过硫酸盐共同处理有机废物时，会有大量钴离子进入水中，对水体造成二次污染。

金属有机骨架化合物((MOFs))是由无机金属中心(金属离子或金属簇)与桥连的有机配体通过自组装相互连接，形成的一类具有周期性网络结构的晶态多孔材料。现有技术中通常采用将钴离子通过MOFs方式嵌入在晶体内部的方式来减少钴离子的溢出。实际应用中，为了保证MOFs材料的催化性能，需要金属有机骨架化合物中含有较多的钴离子，然而由于大量钴离子的存在，在实际应用中，还是有较多的钴离子溶出(通常在140μg/L以上)，从而给水体带来较为严重的二次污染。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种MOFs衍生材料及其制备方法和应用，本发明提供的制备方法制备的MOFs衍生材料和过硫酸盐共同降解水中有机物时，具有良好的催化活性，且降解完成后，水体中含有的骨架中溶出的钴含量低于现有技术中的140μg/L以上，降低了对环境的污染。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种MOFs衍生材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将钴盐、锌盐、2-甲基咪唑和有机溶剂混合，得到混合溶液；

(2)将所述步骤(1)得到的混合溶液进行溶剂热反应，得到MOFs前驱体；

(3)将所述步骤(2)得到的MOFs前驱体依次进行煅烧和酸洗，得到MOFs衍生材料。

优选地，所述步骤(1)中的钴盐为Co(NO₃)₂·6H₂O、CoCl₂·6H₂O、CoSO₄·7H₂O和Co(CH₃COO)₂·4H₂O中的至少一种；锌盐为Zn(NO₃)₂·6H₂O、ZnCl₂、ZnSO₄·7H₂O和Zn(CH₃COO)₂·2H₂O中的至少一种；有机溶剂为甲醇和/或乙醇。