[发明专利]一种铜金属有机骨架膜在催化降解有机染料中的应用

说明书

本发明公开了一种铜金属有机骨架膜在催化降解有机染料中的应用。有机骨架膜制备的具体步骤如下：(1)将铜盐溶解于有机溶剂中，搅拌至完全溶解，然后向其中加入bpd，充分搅拌后室温静置，再过滤，将得到的滤液命名为溶液A；(2)将溶液A置于可密封容器中；选取载体，经过预处理后浸泡在上述溶液A中；(3)先将溶剂B装入敞口容器中，然后将敞口容器竖立放入可密封容器中，再密封好可密封容器，室温静置，得到铜金属有机骨架膜。该金属有机骨架膜层连续，MOFs晶粒尺寸均一。本发明制备过程简单，不需要能耗，生产过程稳定性好。所制备金属有机骨架膜具有较高的催化性能，能有效降解有机染料，因此它在染料废水污染处理方面有着潜在的应用价值。

技术领域

本发明涉及金属有机骨架膜技术领域，具体的说，涉及一种铜金属有机骨架膜在催化降解有机染料中的应用。

背景技术

金属有机骨架(MOFs)是近年来发展迅猛的一类新型微孔介孔多功能材料，在催化、分子识别、分离、分子器件等方面具有广阔的应用前景。膜分离技术是一种新型的分离技术，因其环境友好、分离体积小、能耗低、分离性能好、无二次污染、操作简单等优势，近年来得到迅速的发展，受到越来越多的重视。金属有机骨架材料和膜分离技术各具优点，如果把两者结合起来，实现“强强联合”，制成MOFs晶体膜，可为它们的应用提供新的可能，并为实际工业过程提供新的解决方案。目前在有关MOFs膜的研究中，尤其以应用于气体分离的MOFs膜最为常见，而应用于水处理的MOFs膜却鲜有报道。近几年来，研究工作者利用MOFs对水相中多种物质进行了分离和催化降解研究，MOFs显示出其他材料无法比拟的良好的处理效果，为废水净化技术提供了新的方向。因此，将对有机染料具有催化降解功能的MOFs材料，制成兼具催化降解和杂质过滤功能的MOFs晶体膜，在污水处理等环保领域极具潜在应用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种Cu(II)金属有机骨架膜的制备方法，以提供一种能够催化降解有机染料的MOFs膜。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现。

一种具有催化性能的铜金属有机骨架膜的制备方法，具体步骤如下：

(1)将铜盐溶解于有机溶剂中，搅拌至完全溶解，然后向其中加入1,4-二(4-吡啶基)-2,3-偶氮-1,3-丁二烯bpd，充分搅拌后室温静置，再过滤，将得到的滤液命名为溶液A；

(2)将溶液A置于可密封容器中；选取载体，经过预处理后浸泡在上述溶液A中；

(3)先将溶剂B装入敞口容器中，然后将敞口容器竖立放入可密封容器中，再密封好可密封容器，室温静置6～9天，得到铜金属有机骨架膜。

本发明中，步骤(1)中，铜盐为硝酸盐、硫酸盐或盐酸盐，有机溶剂为DMF。

本发明中，步骤(1)中，铜盐和1,4-二(4-吡啶基)-2,3-偶氮-1,3-丁二烯bpd的摩尔比为1:2～4:1；铜盐在有机溶剂中的摩尔浓度为0.03～0.06mol/L。

本发明中，步骤(1)中，溶液室温静置的时间为10～30min。

本发明中，步骤(2)中，载体选自Al₂O₃、石墨片或铜网中任一种。

本发明中，步骤(2)中，载体的预处理方法如下：将载体置于无水乙醇超声清洗10～ 30min，之后50～80℃烘干备用。

本发明中，步骤(3)中，溶剂B为无水乙醚、无水甲醇或者无水乙醇。

本发明还提供一种上述制备方法得到的具有催化性能的铜金属有机骨架膜。优选的，载体上的晶体为球状，粒径在1～2μm之间。