[发明专利]一种智能双功能核壳纳米花复合材料及制备方法和应用

权利要求书

1.一种智能双功能核壳纳米花复合材料，其特征在于一种智能双功能核壳纳米花复合材料由NH₂-MIL-101(Al)、聚乙烯吡咯烷酮、六水合硝酸锌、2-甲基咪唑和甲醇制备而成；NH₂-MIL-101(Al)为内核，聚乙烯吡咯烷酮为结构导向剂，六水硝酸锌为金属盐配体，2-甲基咪唑为有机配体，甲醇为溶剂；

所述的NH₂-MIL-101(Al)、聚乙烯吡咯烷酮、金属盐配体与2-甲基咪唑的质量比为1:4:80:100；

所述的智能双功能ZIF-8@NH₂-MIL-101(Al)核壳纳米花复合材料中NH₂-MIL-101(Al)为内核，内核外包裹一层聚乙烯吡咯烷酮结构导向剂，聚乙烯吡咯烷酮结构导向剂外连接不规则的ZIF-8纳米片；所述的智能双功能ZIF-8@NH₂-MIL-101(Al)核壳纳米花复合材料的尺寸为1μm～1.2μm；

所述的NH₂-MIL-101(Al)是直径为500nm～700nm的类球状物；

所述的智能双功能核壳纳米花复合材料的制备方法是按以下步骤完成的：

一、合成NH₂-MIL-101(Al)：

将六水三氯化铝和2-氨基对苯二甲酸溶解到有机溶剂中，得到混合液；将混合液装入反应釜中，再将反应釜放入温度为120℃～140℃下72h～78h，得到NH₂-MIL-101(Al)；

步骤一中所述的六水三氯化铝的物质的量与有机溶剂的体积比为(0.001mol～0.003mol):30mL；

步骤一中所述的2-氨基对苯二甲酸的物质的量与有机溶剂的体积比为(0.003mol～0.004mol):30mL；

二、将NH₂-MIL-101(Al)和聚乙烯吡咯烷酮加入到甲醇中，再在搅拌速度为200r/min～250r/min下搅拌反应10h～14h，再加入六水硝酸锌，再在搅拌速度为200r/min～250r/min下搅拌反应10h～14h，再加入2-甲基咪唑，再在搅拌速度为200r/min～250r/min下搅拌反应40min～50min，得到反应物；将反应物进行离心，得到白色沉淀；使用甲醇对白色沉淀清洗3次～5次，再在温度为55℃～65℃的真空干燥箱中干燥12h～24h，得到智能双功能ZIF-8@NH₂-MIL-101(Al)核壳纳米花复合材料；

步骤二中所述的NH₂-MIL-101(Al)的质量与甲醇的体积比为5mg:(20mL～30mL)；

步骤二中所述的聚乙烯吡咯烷酮的质量与甲醇的体积比为20mg:(20mL～30mL)；

步骤二中所述的六水硝酸锌的质量与甲醇的体积比为0.4g:(20mL～30mL)；

步骤二中所述的2-甲基咪唑的质量与甲醇的体积比为0.5g:(20mL～30mL)。

2.根据权利要求1所述的一种智能双功能核壳纳米花复合材料的制备方法，其特征在于步骤一中所述的有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺。

3.如权利要求1所述的一种智能双功能核壳纳米花复合材料的应用，其特征在于智能双功能ZIF-8@NH₂-MIL-101(Al)核壳纳米花复合材料用于移除水中重金属离子。

4.根据权利要求3所述的一种智能双功能核壳纳米花复合材料的应用，其特征在于所述的重金属离子为Cu²⁺，添加0.01g/L～0.5g/L的智能双功能ZIF-8@NH₂-MIL-101(Al)核壳纳米花复合材料移除水中Cu²⁺，移除时间为3h～4h，对Cu²⁺的吸附量为500mg/g～550mg/g。