[发明专利]一种铜钴双金属有机框架/纳米纤维复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种铜钴双金属有机框架/纳米纤维复合材料(CuCo‑MOF@NF)，首先采用溶剂热法制备铜钴双金属有机框架物，然后将其与高分子聚合物混合通过静电纺丝的方法制备得到铜钴双金属有机框架/纳米纤维复合材料。该复合材料在常温常压下对罗丹明B(阳离子染料)和酸性红1(阴离子染料)等偶氮类染料均具有很好的催化效果；该复合材料涉及的制备方法简单、催化剂操作便利、催化效率高、稳定性好、催化剂用量少、回收方便、易于大规模生产，在工业废水中偶氮染料的催化降解及其他污染治理方面具有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于环境功能材料领域，具体涉及一种铜钴双金属有机框架/纳米纤维复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着现代化的迅猛发展及工业和农用化学物质的广泛应用，土壤和水的污染相关问题日益加剧，因此开发能够快速催化降解水中污染物的高效催化剂具有重要的现实意义。过渡金属催化剂是一种被广泛报道的高效且廉价的催化剂，可用于催化降解有机污染物。例如，Lin KYA等(Zeolitic Imidazole Framework-67(ZIF-67)as a heterogeneouscatalyst to activate peroxymonosulfate for degradation of Rhodamine B inwater[J].Journal ofthe Taiwan Institute of Chemical Engineers,2015,53:40-45)将Co-MOF(ZIF-67)作为一种粒子催化剂激活过一硫酸氢钾(PMS)催化降解罗丹明B(RhB)，虽然其催化性能较好，但是MOFs催化剂依然存在很多缺点。一般这种催化剂为粉末或颗粒状，在催化过程中分散在底物溶液形成的悬液体系中，因此催化剂粒子很难分离，回收很困难，限制了这种MOFs催化剂的应用和工业化生产。而且MOFs粒子催化剂一般为纳米颗粒，表面能较大，在催化过程中很容易发生团聚，降低了其催化性能。目前有研究将MOFs材料固定在石墨烯上，如专利CN107760261A“石墨烯-金属有机框架复合薄膜及其制备方法”，此方法可以减少MOFs材料在催化或参与其他反应过程中的团聚现象，但是这种基材的二维结构限制了材料电子转移和反应物的扩散，影响了催化效果。

将MOFs粒子催化剂固定在纳米纤维上，通过静电纺丝能得到一种一维结构的纳米纤维催化剂。其具有较高的纵横比和较大的比表面积，且在催化过程中，活性位点充分暴露在纳米纤维表面，在纳米纤维间电子转移速率较高，催化效果好。在催化反应完成之后，纳米纤维催化剂也能较容易的回收。Wang C等(Metal-organic framework one-dimensionalfibers as efficient catalysts for activating peroxymonosulfate[J].ChemicalEngineering Journal,2017,330:262-271)在ZIF-67粒子的分散液中加入聚丙烯腈(PAN)，采用静电纺丝技术制备得到ZIF/PAN纤维膜催化剂。此类催化剂催化效果较好，一定程度解决了稳定性和回收问题。但是这种催化剂存在一些缺点，常温下催化效果不理想，且催化的PH值条件在3.2左右，这极大地限制了该催化剂材料的实际应用。因此，进一步开发基于金属有机框架/纳米纤维结构，且具有良好稳定性、操作条件温和的复合材料催化剂具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的主要目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种铜钴双金属有机框架/纳米纤维复合材料，它为利用铜钴双金属有机框架物制备所得到的纳米纤维，且金属铜和金属钴及两者的氧化物分布于所述的纳米纤维中，使所得复合材料具有较强的稳定性、较高的催化活性和重复利用度。且涉及的制备方法简单，在催化、污染治理等领域具有重要的应用前景。

为实现上述方案，本发明采用的技术方案为：

一种铜钴双金属有机框架/纳米纤维复合材料，它为利用铜钴双金属有机框架物制备所得到的纳米纤维，且金属铜和金属钴及两者的氧化物分布于所述的纳米纤维中。