锆铈双金属改性MOF-808及其制备方法与应用

    专利查询2025-07-28  67


    本发明涉及mof-808材料,尤其涉及一种锆铈双金属改性mof-808及其制备方法与应用。


    背景技术:

    1、金属有机框架(metal organic frameworks,mofs)是一类新型的结晶多孔材料,作为许多研究领域功能应用的高度通用平台,已经得到了广泛的探索。由于mofs的高比表面积和孔隙率,其在多领域得到广泛应用。在已知的mof材料中,锆氧金属有机骨架(zr-mofs)因其精确可控的孔隙结构以及优异的热稳定性和化学稳定性常运用于水环境处理问题。

    2、zr-mofs对缺失连接体的结构缺陷具有很强的容忍度。zr-mofs配体的理想配位数为12,配位数降低(降至6或8)可形成mofs的固有缺陷。此外,通过改变连接剂的数量或类型,可以合理控制zr-mofs的缺陷,从而获得较大的孔隙体积和比表面积。即使存在大量缺陷,zr-mofs也能保持晶体结构。mof-808是一种类似于uio-66的锆基mof,其每簇由6个三聚体连接体连接,而zr离子的其他配位通过桥接甲酸分子饱和。这些甲酸分子可以通过简单的溶剂洗涤或热处理去除,从而在每个金属位点上留下两个配位空位,分别由一个-oh基团和一个不稳定的h2o分子占据。这些特性为mof-808耐受不同拓扑结构和功能的配体提供了极大的可能性。由于mof-808与多种污染物之间存在静电相互作用、氢键作用和lewis酸碱作用等相互作用,具有优异的吸附性能,但是其光催化性能较差。


    技术实现思路

    1、本发明提供了一种锆铈双金属改性mof-808及其制备方法与应用,将镧系金属ce掺杂进mof-808结构中,旨在保留mof-808的吸附性能的同时,提高其催化性能。

    2、第一方面,本方面提供了一种锆铈双金属改性mof-808材料的制备方法,包括如下步骤:

    3、s1、称取均苯三甲酸加入n,n-二甲基甲酰胺,超声至完全溶解,得到混合液a;

    4、s2、将锆盐和铈盐分别完全溶解至超纯水中;

    5、s3、取两种金属盐溶液迅速加入到混合液a中,再加入甲酸,混合均匀得到混合液b;

    6、s4、将混合液b加热处理,之后冷却至室温,离心分离,用n,n-二甲基甲酰胺和乙醇先后清洗分离后的固体产物,真空加热活化,得到最终产物。

    7、进一步的,锆盐选用zro(no3)2,铈盐选用ce(nh4)2(no3)6,zro(no3)2与超纯水的用量比为12.32g:100ml,ce(nh4)2(no3)6与超纯水的用量比为29.22g:100ml。

    8、进一步的,s1中均苯三甲酸与n,n-二甲基甲酰胺的用量比为67.2mg:1.6ml,得到混合液a;s3将0.2~1.2ml锆盐溶液、0~1.0ml铈盐溶液与所述混合液a中,再加入4.12ml甲酸。

    9、进一步的,s1中超声时间在10~20min。

    10、进一步的,s4加热温度为100℃,保温时间20min;离心转速为1000 r/min,离心时间为30min。

    11、进一步的,s4清洗时,先用n,n-二甲基甲酰胺搅拌清洗3天,之后用乙醇搅拌清洗3天。

    12、第二方面,本发明提供了一种上述方法得到的锆铈双金属改性mof-808材料。

    13、第三方面,本发明提供一种锆铈双金属改性mof-808材料在处理污水中有机污染物的应用,尤其是吸附和光催化处理氯贝酸(ca)和布洛芬(ibu)。

    14、与现有技术相比,本发明至少具有以下有益效果:本发明采用快速一锅水热法在mof-808的基础上掺杂ce,合成mof-808(zr/ce),并将其用于水体中新兴污染物ppcps的吸附及光催化去除。首先使用快速的一锅水热法在20 min内静置合成mof-808(zr/ce)。材料结构表征显示,与mof-808(zr)相比,mof-808(zr/ce)保留了mof-808的基本形貌,且ce成功掺杂进入mof-808内;与mof-808(zr)相比,mof-808(zr/ce=0.55)对氯贝酸的吸附去除率由1.76%提升到31.08%,光催化去除率由%提升到44.37%;对布洛芬的吸附去除率由2.34%提升到62.50%,光催化去除率由40%提升至98.89%。



    技术特征:

    1.一种锆铈双金属改性mof-808材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

    2.根据权利要求1所述的锆铈双金属改性mof-808材料的制备方法,其特征在于,锆盐选用zro(no3)2,铈盐选用ce(nh4)2(no3)6,zro(no3)2与超纯水的用量比为12.32g:100ml,ce(nh4)2(no3)6与超纯水的用量比为29.22g:100ml。

    3.根据权利要求2所述的锆铈双金属改性mof-808材料的制备方法,其特征在于,s1中均苯三甲酸与n,n-二甲基甲酰胺的用量比为67.2mg:1.6ml,得到混合液a;

    4.根据权利要求1所述的锆铈双金属改性mof-808材料的制备方法,其特征在于,s1中超声时间在10~20min。

    5. 根据权利要求1所述的锆铈双金属改性mof-808材料的制备方法,其特征在于,s4离心转速为1000 r/min,离心时间为30min。

    6.根据权利要求1所述的锆铈双金属改性mof-808材料的制备方法,其特征在于,s4清洗时,先用n,n-二甲基甲酰胺搅拌清洗3天,之后用乙醇搅拌清洗3天。

    7.权利要求1-6任一项所述的锆铈双金属改性mof-808材料的制备方法得到锆铈双金属改性mof-808材料。

    8.权利要求7所述的锆铈双金属改性mof-808材料在处理污水中有机污染物的应用。


    技术总结
    本发明公开了一种锆铈双金属改性MOF‑808及其制备方法与应用,涉及MOF‑808技术领域。本发明采用快速一锅水热法在MOF‑808的基础上掺杂Ce,合成MOF‑808(Zr/Ce),并将其用于水体中新兴污染物PPCPs的吸附及光催化去除。与MOF‑808(Zr)相比,MOF‑808(Zr/Ce)对氯贝酸的吸附去除率由1.76%提升到31.08%,光催化去除率由%提升到44.37%;对布洛芬的吸附去除率由2.34%提升到62.50%,光催化去除率由40%提升至98.89%。

    技术研发人员:李响,卢宇昕,白志祥,吴玉凯,王博,冯霄,辛宝平
    受保护的技术使用者:北京理工大学唐山研究院
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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