[发明专利]一种镍基金属有机骨架Ni-MOF材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种镍基金属有机骨架Ni‑MOF材料及其制备方法和应用。本发明的Ni‑MOF材料具有螺旋形的一维孔道，不需要活化即可用于碘分子的吸附；对有机溶剂、水和碘蒸汽中的碘分子均具有较高的吸附容量；吸附碘分子后，材料同时发生无定形化，从而起到更稳定更牢固地捕获碘分子的作用。本发明的Ni‑MOF材料制备简单，耗时短，产量和纯度较高。

技术领域

本发明属于吸附材料技术领域。更具体地，涉及一种镍基金属有机骨架Ni-MOF材料及其制备方法和应用。

背景技术

核能是解决能源需求的有效办法之一，它具有清洁、低耗、高效以及占地面积小等优点，但其会产生大量的放射性污染物。放射性碘是核工业废水中主要的放射性污染物之一，例如，¹²⁹I具有较长的半衰期(150万年)和较高的裂变产量，¹³¹I具有较高的活性，它们均可以通过食物链的生物累积而影响人类的代谢过程。当人体暴露于高剂量放射性碘时，会增加患甲状腺疾病甚至癌症的风险。因此，去除污染物中的碘以提高环境安全、保障生命健康成为现在的研究热点。利用多孔材料吸附和捕集碘是一种具有前景的方法，但传统的多孔材料如活性碳和沸石等吸附容量低、活性吸附位点少，因此，需要探索发展新的多孔吸附材料用于碘的吸附。

金属-有机骨架是目前研究较多的多孔吸附材料，其由金属离子与有机配体配位组装而成，通过金属离子和有机配体的合理选择，可以对多孔材料的结构和性质进行调控，从而获得适合某种性能的多孔材料。MOF材料是金属-有机骨架多孔材料之一，其具有高比表面积和有机配体的功能位点，表现出比传统多孔材料更优秀的吸附性能。目前，所构筑的MOF材料中，多数呈现出对碘分子具有较好的可逆吸附性能，这有利于材料的重复使用，但其吸附量低、吸附不够牢固，不利于作为固态吸附剂应用于碘分子的长久封存。

如CN201710148875.X公布了一种高效捕获碘的锌-MOF微孔材料及其制备方法与应用，该材料对碘有一定的吸附能力，但其仍没有解决吸附不够牢固，不利于作为固态吸附剂应用于碘分子的长久封存的问题，而且该微孔材料需要活化才能吸附碘，材料的合成过程耗时较长。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有多孔MOF材料对碘吸附效果不佳、吸附不牢固的不足，提供一种镍基金属有机骨架Ni-MOF材料。该材料吸附量高且吸附牢固，可使碘分子长久封存。

本发明的另一目的是提供所述镍基金属有机骨架Ni-MOF材料的制备方法。

本发明的另一目的是提供所述镍基金属有机骨架Ni-MOF材料的应用。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种镍基金属有机骨架Ni-MOF材料，其特征在于，所述Ni-MOF材料的化学通式为[Ni₂(C₂₅H₁₈N₉)₃X]n，X为一价阴离子；所述C₂₅H₁₈N₉配体结构如式(Ⅰ)所示：

所述Ni-MOF材料的晶体结构的主体框架的每个不对称单元中，每个配体通过四个氮原子与4个Ni²⁺配位形成如式(Ⅱ)所示的配位模式，两个Ni²⁺分别与三个来自不同的配体的咪唑氮原子和三个来自不同的配体的四氮唑氮原子配位，并通过与三个四氮唑基团桥联形成如式(Ⅲ)所示的二核结构基元，所述二核结构单元在C₂₅H₁₈N₉配体的连接作用下形成三维的多孔框架；

优选地，所述X为氯离子或硝酸根离子。

最优选地，所述X为氯离子，当X为氯离子时，更容易获得单晶结构。