[发明专利]一种具有Ag纳米颗粒复合物的骨架材料、制备方法及应用

说明书

本发明涉及纳米多孔材料技术领域，公开了一种具有Ag纳米颗粒复合物的骨架材料、制备方法及应用。该材料包括有机骨架UiO和Ag⁰纳米颗粒，利用金属‑有机骨架材料Zr‑MOF(UiO‑66‑(OH)₂)与银盐溶液的反应，通过一步还原法合成制得。该材料对水体中放射性碘离子具有较大的吸附容量和较快的吸附脱除速率，并且具备良好的抗离子干扰能力。在材料制备方面，本发明提供的制备方法具有操作简单，经济节约等优点。

技术领域

本发明涉及纳米多孔材料技术领域，具体而言，是一种具有Ag纳米颗粒复合物的骨架材料、制备方法及应用。

背景技术

核能是一种清洁高效的能源，在众多能源中占有重要地位。具有放射性的碘在核能中被广泛应用于核事故检测、地下水搜索、地下水的流速、方向测定以及地下管道泄漏等方面，不可避免地会进入湖泊或饮用水，直接对人类造成危害，所以有效去除水体中的放射性碘离子，减少对环境的长期影响具有十分重要的意义。

与离子交换、膜分离、电化学等方法相比，吸附法(asorption)具有操作简单、节能等优点，因此在去除水体中的放射性碘应用方面具有良好前景。吸附法的关键在于选择合适的吸附剂。目前，不同类型的吸附材料诸如多孔碳、沸石、氧化铋等复合物已用来研究对水体中放射性碘离子的吸附去除，特别是沉淀型吸附剂，如Hg⁺，Cu⁺，Ag⁺，Bi⁺的一些吸附剂。但从实际应用角度来看，这些材料的吸附性能并不高，而且制备过程相对比较复杂，开发性能更好的新材料仍然是人们关注的焦点。金属-有机骨架材料(metal-organicframeworks,MOFs)具有很好的结构可设计性和化学性质可调控性，在吸附材料领域已显示出广阔的应用前景。因此，开发一种利用金属-有机骨架材料负载合适的金属吸附剂来吸附脱除碘离子具有十分重要的意义。

发明内容

为此提出本发明，本发明提供一种具有Ag纳米颗粒复合物的骨架材料(Ag⁰@UiO)。本材料中含有的Ag⁰纳米颗粒对放射性碘离子具有较强亲和力以及银和碘之间强的化学作用，使得该材料对水体中放射性碘离子具有较大的吸附容量和较快的吸附脱除速率，优于已报道的其他碘离子吸附剂；在材料制备方面，本发明提供的制备方法具有操作简单，经济节约等优点。

一种具有Ag纳米颗粒复合物的骨架材料，包括有机骨架UiO和Ag⁰纳米颗粒。其中所述有机骨架UiO为97.6％-98％质量份，比表面积为400-800m²/g，孔隙率为0.6-0.7ml/g，所述Ag⁰纳米颗粒为2％-2.4％质量份，尺寸为5-9.8nm。

同时本发明还提供一种具有Ag纳米颗粒复合物的骨架材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将锆盐和有机配体溶于溶剂中搅拌得到混合溶液；

(2)将无水乙醇和醋酸，加入到步骤(1)的混合溶液中得到混合物，将混合物转移到反应釜中密封加热反应一段时间；

(3)将步骤(2)的产物先后用N-N二甲基甲酰胺(DMF)溶剂和无水乙醇洗涤，得到UiO-66-(OH)₂；

(4)将UiO-66-(OH)₂加入银盐溶液中，搅拌后反应一段时间，分离出固体洗涤干燥，得到具有Ag纳米颗粒复合物的骨架材料。

其中，步骤(1)中所述锆盐为氯化锆，有机配体为2,5-二羟基对苯二甲酸，溶剂为DMF。所述锆盐与所述有机配体的摩尔质量比为1:1-3:1，优选为1.95:1。

步骤(2)中所述无水乙醇和醋酸的摩尔质量比为0.5:1-1:1，优选为0.98:1。所述反应为403K下反应48h。