[发明专利]一种棒状ZIF-8材料及其制备方法和应用

说明书

一种棒状ZIF‑8材料及其制备方法和应用，它涉及一种ZIF‑8材料及其制备方法和应用。本发明的目的是要解决现有方法制备的ZIF‑8材料对重金属的吸附量低的问题。一种棒状ZIF‑8材料由2‑甲基咪唑、六水合硝酸锌和质量分数为35％～45％的甲醇溶液制备而成，其中2‑甲基咪唑为有机配体，六水合硝酸锌为无机框架，质量分数为35％～45％的甲醇溶液为溶剂。方法：一、制备硝酸锌溶液；二、向硝酸锌溶液中加入2‑甲基咪唑和质量分数为35％～45％的甲醇溶液，再搅拌反应，再离心、清洗和干燥，得到棒状ZIF‑8材料。本发明适用于制备棒状ZIF‑8材料。

技术领域

本发明涉及一种ZIF-8材料及其制备方法和应用。

背景技术

重金属离子与有机污染物不同，其不能生物降解，而且容易在生物体中积累。大多数离子被认为是有毒的或致癌的，因此对人类的生命和健康构成了威胁。目前，由于金属电镀设施、采矿作业、肥料工业、电池、造纸工业和农药等行业的快速发展，大量重金属离子在废水中广泛存在，这不仅危害到环境生态系统，也危害人类的健康。重金属的处理由于其在环境中持久性而引起特别关注，这也对曾经被入侵的地下水系统造成了永久性的损害。近年来以金属有机骨架(Metal organic frameworks，MOFs)为重金属吸附剂的研究正在开展。

沸石咪唑酯骨架结构(ZeoliticImidazolate Frameworks，ZIFs)材料是一类近年来研究较多的金属有机骨架材料，通过四配位的过渡金属(如Co、Zn)与咪唑类配体(如2-甲基咪唑、苯并咪唑)相连形成具有类沸石结构的四面体配位聚合物。其具有高比表面积、多孔性、骨架结构可调等突出优点，在气体存储和分离、多相催化、分子识别和传感等方面存在极大的应用潜力。ZIF-8是ZIFs材料中最具有代表性的一种，具有较高的比表面积，较好的化学稳定性和热稳定性。ZIF-8载体合成方法简便高效，反应条件温和，但只表现出有限的吸附效果。

近年来以ZIF-8为吸附剂的研究正在开展。例如，Yujie Zhang等人以高效率为目标合成ZIF-8达到水溶液中去除铜离子的目的，最大吸附量为800mg/g。

发明内容

本发明的目的是要解决现有方法制备的ZIF-8材料对重金属的吸附量低的问题，而提供一种棒状ZIF-8材料及其制备方法和应用。

一种棒状ZIF-8材料由2-甲基咪唑、六水合硝酸锌和质量分数为35％～45％的甲醇溶液制备而成，其中2-甲基咪唑为有机配体，六水合硝酸锌为无机框架，质量分数为35％～45％的甲醇溶液为溶剂。

进一步的一种棒状ZIF-8材料由2-甲基咪唑、六水合硝酸锌和质量分数为35％～40％的甲醇溶液制备而成，其中2-甲基咪唑为有机配体，六水合硝酸锌为无机框架，质量分数为35％～40％的甲醇溶液为溶剂。

进一步的一种棒状ZIF-8材料由2-甲基咪唑、六水合硝酸锌和质量分数为40％～45％的甲醇溶液制备而成，其中2-甲基咪唑为有机配体，六水合硝酸锌为无机框架，质量分数为40％～45％的甲醇溶液为溶剂。

一种棒状ZIF-8材料的制备方法，是按以下步骤完成的：

一、将六水合硝酸锌溶解到质量分数为35％～45％的甲醇溶液中，得到硝酸锌溶液；

步骤一中所述的六水合硝酸锌的质量与质量分数为35％～45％的甲醇溶液的体积比为0.4g:(9mL～10mL)；

二、向硝酸锌溶液中加入2-甲基咪唑和质量分数为35％～45％的甲醇溶液，再在搅拌速度为300r/min～500r/min下搅拌反应20min～40min，再在离心速度为8000r/min～10000r/min下离心5min～10min，再去除上清液，得到离心后的沉淀物质；使用甲醇对离心后的沉淀物质清洗3次～5次，再将清洗后的沉淀物质在温度为50℃～70℃下真空干燥12h～24h，得到棒状ZIF-8材料；