[发明专利]一种Cu-MOF及其改性吸附材料和制备方法

说明书

本发明主要涉及金属有机骨架材料技术领域，具体公开一种Cu‑MOF及其改性吸附材料和制备方法。其中改性Cu‑MOF的制备方法为：将Cu‑MOF置于含Fe³⁺和Fe²⁺的溶液中，对Cu‑MOF进行改性，制得改性Cu‑MOF；所述改性Cu‑MOF比表面积≥150.85m²/g；本发明制得的改性Cu‑MOF对As(Ⅲ)的最大吸附量为66.12mg/g，体现出优异的重金属离子的吸附性能。

技术领域

本发明主要涉及金属有机骨架材料技术领域，具体地，涉及一种Cu-MOF及其改性吸附材料和制备方法。

背景技术

重金属污染，是目前工业发展过程中难以避免的环境难题，重金属不可生物降解，具有生物积累性，即使浓度低，其毒性也很大，对生态环境具有不可逆危害。日本水俣病事件、骨痛病事件以及石门砷污染事件等，无一不在为我们敲响警钟。

金属有机骨架材料(MOF)是一种新兴起的重金属离子吸附材料，自1997年Kitagawa研究小组首次报道了关于MOF材料的吸附性质以来，大量的配位聚合物被用作多孔吸附材料研究。由于MOF的表面结构不同，其去除重金属离子的能力也不相同。因此，通常对MOF进行改性，以增大比表面积，增加有效的官能团，增强疏水/亲水性能和表面电荷，从而提高其对重金属离子的吸附能力。

而在重金属离子中以As(Ⅲ)的污染形势尤为严峻，现有技术中虽然有相关论文报道，但是目前这一类针对As(Ⅲ)的MOF吸附材料的吸附效果较为有限，如Zheng X.采用GUT-3吸附As最大吸附量为33.91mg/g，Li Z.-Q.采用MOF-808吸附As最大吸附量24.83mg/g，VuT.采用MIL-53(Fe)吸附As最大吸附量21.3mg/g，因此制备一种对重金属离子有优异的吸附性能的MOF材料是当下的急切需求；如专利(CN111004398A)一种微孔Cu-MOF材料及其制备方法和应用，其中公开一种Cu-MOF材料，其化学式为CuTIPA·n(DMF)(n＝1-3)，其中TIPA2-为5-(三唑-1-基)间苯二甲酸阴离子，DMF为N，N-二甲基甲酰胺，但是该微孔Cu-MOF材料对液体中的重金属吸附能力较为有限。

发明内容

1.要解决的问题

本发明的目的针对现有技术中MOF材料比表面积小、对重金属离子吸附效果差的技术问题，提供一种Cu-MOF及其改性吸附材料和制备方法，通过特定离子溶液对MOF的掺杂，以达到更好的重金属离子吸附效果。本发明的改性Cu-MOF对As(Ⅲ)的最大吸附量为66.12mg/g，高于目前已经研发出来的MOF材料对砷的吸附，如GUT-3最大吸附量33.91mg/g，MOF-808最大吸附量24.83mg/g，MIL-53(Fe)最大吸附量21.3mg/g。

2.技术方案

本发明提供一种改性Cu-MOF吸附材料的制备方法，具体是将Cu-MOF置于含Fe³⁺和Fe²⁺的溶液中，对Cu-MOF进行改性，制得改性Cu-MOF；所述改性Cu-MOF比表面积≥150.85m²/g。采用Fe³⁺和Fe²⁺对Cu-MOF材料进行改性主要是为了将Fe³⁺和Fe²⁺以及S同时负载在Cu-MOF材料上，从而极大的提高材料的比表面积以及吸附性能。

优选地，所使用Cu-MOF的配体为5-溴水杨醛缩4-氨基-1,2,4-三氮唑。

优选地，其具体步骤为：

步骤一、制备含Fe³⁺和Fe²⁺的溶液，将Cu-MOF加入至溶液中进行搅拌，将两种离子负载在材料上；