[发明专利]超疏水金属有机框架材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及超疏水金属有机框架材料及其制备方法和应用，所述超疏水金属有机框架材料的基底为铜网，所述铜网表面生长有氢氧化铜纳米线，所述氢氧化铜纳米线表面生长有MOFs，所述铜网表面还沉积有膜层。先采用固体法在铜网表面形成氢氧化铜纳米线的微纳结构，然后采用均苯三甲酸为有机配体与氢氧化铜纳米线进行溶解‑再沉淀的配位反应，在纳米线的表面形成HKUST‑1的MOFs晶体，在铜网表面得到了微观形貌更为复杂的微纳结构，最后还对铜网表面进行了聚有机硅氧烷的沉积以保护微纳结构。将本发明的超疏水金属有机框架材料应用于油水分离具有较好的油水分离效率和吸油能力。

技术领域

本发明涉及材料制备技术及应用于含油废水处理领域，具体涉及超疏水金属有机框架材料及其制备方法和应用。

背景技术

漏油和含油废水造成的水污染已成为严重的环境问题。因此，开发一种有效的除油材料是很重要的。然而，许多工作都是通过氟化试剂进行改性，造成了昂贵的成本和对环境的破坏。

现有技术中进行油水分离的方法主要有离心法、重力法、吸附法、浮选法、生物氧化法和化学法等。选择油水分离方法时还需考虑当时的水处理环境以及分离体积等因素，膜分离法与传统的油水分离技术相比，具有操作简单、节能环保、分离效率高等优点。

金属有机骨架化合物(MOFs)，MOFs材料的结构多样性引起世界各国研究人员的关注。通常，MOFs的合成方法由金属的类型、有机连接体和/或靶向剂的类型所决定，从相同的反应起始物开始进行合成，也可能导致具有不同结构和性质的MOFs，合成方法和条件也会影响MOFs的形态、晶体结构和孔隙率，从而进一步影响MOFs的功能。许多MOFs的水分敏感性是其含油废水应用的一个关键问题。

发明内容

为了解决用于含油废水处理中MOFs材料水分敏感的技术问题，而提供超疏水金属有机框架材料及其制备方法和应用。本发明的超疏水金属有机框架材料能实现对油水混合物的高效分离。

为了达到以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

本发明第一方面提供超疏水金属有机框架材料，所述超疏水金属有机框架材料的基底为铜网，所述铜网表面生长有氢氧化铜纳米线，所述氢氧化铜纳米线表面生长有MOFs，所述铜网表面还沉积有膜层。

进一步地，所述铜网的目数为至少为250目；所述MOFs的有机配体为均苯三甲酸；所述膜层的材料为有机硅氧烷。

本发明另一方面提供上述超疏水金属有机框架材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将铜网置于含氧化剂的碱溶液中浸泡进行反应，然后取出清洗、烘干，获得表面生长氢氧化铜纳米线的铜网；

(2)将均苯三甲酸和分散剂溶于有机溶剂的水溶液中得到反应液，将步骤(1)得到的表面生长氢氧化铜纳米线的铜网浸泡于所述反应液中进行反应，然后取出清洗、烘干，获得表面生长MOFs的铜网；

(3)采用有机硅氧烷对步骤(2)得到的表面生长MOFs的铜网进行气相沉积获得膜层，最终获得表面均匀修饰的超疏水铜网，即超疏水金属有机框架材料。

进一步地，所述含氧化剂的碱溶液由2mol/L的氢氧化钠溶液、1mol/L的过硫酸铵溶液以及水混合而成，所述过硫酸铵为氧化剂，所述氢氧化钠溶液、所述过硫酸铵溶液与所述水的体积比为5:1:4；每平方厘米所述铜网所用的所述混合液至少为2.5mL。

进一步地，所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮，能够控制生成HKUST-1的MOFs晶体形貌；所述有机溶剂为DMF。

进一步地，所述均苯三甲酸、所述分散剂、所述有机溶剂与水的质量比为0.1:1:(20-50):25；每平方厘米所述铜网所用的所述有机溶剂的水溶液至少为1.2mL。