[发明专利]铁修饰的NU-1000催化材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种铁修饰的NU‑1000催化材料及其制备方法与应用，涉及金属有机骨架材料技术领域。本发明在NU‑1000材料基础上经过多步反应成功引入金属Fe，得到了一种基于NU‑1000的金属有机骨架光芬顿催化材料，NU‑1000‑Fe材料相比于普通的NU‑1000材料具有更强的可见光吸收能力和优异的光催化性能，重点用于水中磺胺类抗生素的高效光芬顿降解。

技术领域

本发明涉及金属有机骨架材料技术领域，尤其涉及一种铁修饰的NU-1000催化材料及其制备方法与应用。

背景技术

微量有机污染物主要来源是药物及个人护理品（Pharmaceuticals and personalcare products, PPCPs）、环境内分泌干扰物（Endocrine disrupting chemical, EDCs）、全氟物质、微塑料等，这些污染物通常具有生物累积效应及慢毒性作用，具有潜在或隐蔽危害性。微量污染物中新型污染物在人类环境中有着复杂多变的存在形式，从人类生活及工业活动的场所，到地下水，再到人们直接接触的饮用水等场景，不断迁移转化。

PPCPs根据分子结构不同分为环内酯类、四环素类、磺胺类、内酰胺类、氟喹诺酮类等。近年来，磺胺类抗生素引起的污染在学术界得到了广泛关注，磺胺类抗生素的污染会给环境带来潜在的危害，尤其对农田及畜牧业的污染更为严重，磺胺类抗生素大都具有持久性，对人类健康和生态系统造成了重大威胁。因此，研究一种针对水中微量有机污染物尤其是磺胺类抗生素的处理材料势在必行。

现有技术中常采用多孔配位聚合物即金属有机骨架材料结合非均相类Fenton反应消除废水中有机微污染物，达到处理PPCPs的目的。现有技术没有公开针对磺胺类抗生素的具有高效降解作用的催化材料。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种铁修饰的NU-1000催化材料及其制备方法与应用，在NU-1000材料中引入金属Fe, 成功制备了基于NU-1000的金属有机骨架光芬顿材料，有效去除水中的磺胺类抗生素污染物，且自身稳定性高。

为实现此技术目的，本发明采用如下方案：

铁修饰的NU-1000催化材料的制备方法，按如下步骤进行：

S1、制备NU-1000-BA：

S1-1、将ZrOCl₂·8H₂O、苯甲酸和DMF混合，进行超声溶解，并加热反应得到第一溶液，加热反应结束后第一溶液冷却至室温加入H₄TBAPy进行配体反应，配体反应结束后进行二次加热反应；

S1-2、二次加热反应产物进行超声离心得到沉积物，将沉积物浸泡在DMF中，浸泡完成后烘干得到干燥的NU-1000-BA材料；

S2、制备NU-1000-AC：

S2-1、将S1得到的NU-1000-BA和DMF混合，再加入盐酸发生活化反应；

S2-2、反应后的溶液先用DMF清洗，再用丙酮清洗，清洗结束后得到NU-1000-AC；

S3、制备NU-1000-TPY：

S3-1、将S2得到的NU-1000-AC溶解于DMF中，再加入TPY-COOH，在搅拌条件下反应；

S3-2、S3-1反应得到的产物先用DMF清洗，再用丙酮清洗，清洗结束后得到NU-1000-TPY；

S4、制备NU-1000-Fe：

S4-1、将NU-1000-TPY溶解于四氢呋喃中，制得第二溶液；

S4-2、将氯化亚铁粉末加入到另一份四氢呋喃中，混合后进行超声溶解，制得均一的第三溶液；

S4-3、将第三溶液在无氧条件下注入到第二溶液中混合得到第四溶液，第四溶液在搅拌条件下加热反应；

S4-4、用四氢呋喃清洗S4-3加热反应后产物，清洗结束后烘干，得到NU-1000-Fe，即铁修饰的NU-1000催化材料。