[发明专利]一种MOFs材料的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种MOFs材料的制备方法，该方法以过渡金属为金属中心、2,5‑呋喃二羧酸为有机配体、酸或碱为矿化剂，通过水热法制得多孔材料；本发明的制备方法合成简单易操作，产率高，得到的功能材料化学性质稳定；利用该材料处理水体中的抗生素，可以达到回收和富集的目的，抑制其在自然界中的迁移，与现有抗生素吸附剂相比，本发明得到的材料能够快速高效地去除废水中的四环素，其吸附量超越了以对苯二甲酸为有机配体的MIL‑101，这一发明具有很高的研究价值和应用前景。

技术领域

本发明涉及一种金属有机骨架材料的制备方法及应用，属于处理制药废水技术领域和多孔材料合成领域。

背景技术

绿色合成条件的研究是当前MOF研究中最有前景的，IUPAC定义绿色化学为：发明、设计和应用化学产品和工艺来减少或消除有害物质的使用和产生。对于合成MOFs材料的绿色即是替代有毒有机溶剂、反应条件的改变和使用可再生资源作为有机配体。目前，合成MOFs材料MIL系列采用配体大部分为对苯二甲酸或者均苯三甲酸，其中对苯二甲酸为低毒物质，对于吸附剂后续处理带来一些问题。因此，选择新型绿色生物基有机配体合成MOFs材料尤为重要。

在近十年的研究MOFs中，其具有比孔隙率高、比表面积大、孔径可调和易于修饰性等优点，主要用于催化、气体储存与分离、药物缓释等领域，在废水处理领域较不常见，且目前抗生素的滥用，造成废水中的抗生素含量与日俱增，经简单的污水处理厂难于去除，大自然生态平衡遭到破坏且影响人类健康，因此开发高效绿色的处理办法刻不容缓，吸附法操作简单，在抗生素处理中使用广泛，但因目前所用吸附剂存在劣势，开发新型材料用于吸附抗生素是研究焦点。

发明内容

本发明目的在于提供一种MOFs材料的制备方法，该方法是将过渡金属盐和2,5-呋喃二羧酸溶解在N,N-二甲基甲酰胺（DMF）中，然后缓慢加入矿化剂，充分搅拌1~2小时后，将搅拌均匀的溶液转移到聚四氟乙烯内衬的反应釜中，在100~160℃下反应2~24h后，自然冷却到室温，抽滤，滤渣用N,N-二甲基甲酰胺和乙醇依次冲洗3~4次后，在60~80℃下真空干燥；即得MOFs材料，其中过渡金属盐与2,5-呋喃二羧酸按摩尔比1:2 ~5:2的比例添加。

所述过渡金属盐为铁盐、铬盐或铜盐。

所述矿化剂为乙酸、氢氟酸或氢氧化钠，过渡金属盐与矿化剂的摩尔比为1:5~1:1。

本发明另一目的是上述方法制得的材料应用在处理水体中抗生素中，操作步骤如下：

将上述材料按0.5~1g/L的比例投入到含有四环素的水溶液中，在常温下搅拌10~30 min，离心分离，取上层清液用紫外分光光度计测量吸光度，并计算其吸附量，得到材料吸附量，四环素吸附量q_e由下式计算：

其中，q_e表示平衡吸附量，C₀和C_e分别表示溶液的初始浓度和吸附后的浓度，m表示吸附剂的质量，V表示吸附液的体积。

本发明与现有技术相比具有以下优点和效果：

（1）本发明主要针对制药废水中残留抗生素排放的处理，采用本发明制备的材料来处理废水中的抗生素，从而达到环境排放标准；

（2）通过金属中心和生物有机配体的结合，达到了高吸附量，快速吸附的目的；

（3）本发明提供的新型材料的制备方法操作简单，容易合成；

（4）本发明所用有机配体为生物可再生材料，绿色环保。

附图说明

图1为本发明材料的红外图。

具体实施方式