[发明专利]金属有机骨架材料、合成方法、应用

说明书

本发明公开一种金属有机骨架材料，所述骨架材料包括有机配体和金属离子在空间相互桥联而成，其化学式为[AmOn(BPTC)]·xB；其中，m＝1‑5，n＝1‑5，A为锰、铜、钴、镍、铁、锌中的一种，BPTC为联苯四甲酸根，B选自带有电荷的正价阳离子，包括C₂N⁺、H₃O⁺、NH₄⁺、Li⁺、Na⁺、K⁺、Mg⁺、Ca⁺、Al⁺中的一种，或带正电的大分子，包括次甲基蓝、吡罗红、罗丹明B、甲基绿、结晶紫、品红、孔雀石绿的一种；X为1‑100。本发明还公开合成上述金属有机骨架材料的方法以及其应用。本发明具有能够对大量富集重金属和染料进行吸附脱附并能循环使用的金属有机骨架材料、合成方法、应用的优点。

技术领域

本发明属于MOFs材料的技术领域，具体涉及金属配体骨架材料技术领域。

背景技术

重金属污染指由重金属或其化合物造成的环境污染。如日本的水俣病是由汞污染所引起。其危害程度取决于重金属在环境、食品和生物体中存在的浓度和化学形态。重金属污染主要表现于水污染中，还有一部分是在大气和固体废物中。

染料污染是指，随着有机染料的广泛使用，有大量的染料排放到环境中，多数染料极其稳定并难以自然降解。更严重的是，染料多为有毒物质，具有致癌致畸效应，排放到环境中对人类和生物的健康构成极大的威胁。

为了解决这些问题，吸附剂的研究更得到越来越多的关注，目前合成的大多为纯吸附污染物的孔性材料，吸附针对性较强多，往往只针对单一物质的吸附，并且不能对吸附的重金属与颜料分子进行再利用。由于污染物的分子与吸附剂结合紧密很难再分离，造成吸附剂多为一次性使用，损耗率较大。考虑到目前存在的问题，我们对吸附剂进行了更深层次的研究，目的是解决对于污染物的再利用问题以及合成可循环使用的吸附剂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于如何能够对大量富集重金属和染料进行吸附脱附并能循环使用的金属有机骨架材料、合成方法、应用。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种金属有机骨架材料，所述骨架材料包括有机配体和金属离子在空间相互桥联而成，其化学式为[A_mO_n(BPTC)]·xB；

其中，m＝1-5，n＝1-5，A为锰、铜、钴、镍、铁、锌中的一种，BPTC为联苯四甲酸根，B选自带有电荷的正价阳离子，包括C₂N⁺、H₃O⁺、NH₄⁺、Li⁺、Na⁺、K⁺、Mg⁺、Ca⁺、Al⁺中的一种,或带正电的大分子，包括次甲基蓝、吡罗红、罗丹明B、甲基绿、结晶紫、品红、孔雀石绿的一种；X为1-100。

优选地，所述骨架材料的化学式为C₈H₂MnO₅·C₄N₂。

优选地，所述骨架材料为正交晶系，I2₁2₁2₁空间群，晶胞参数为：α＝90°±5°，β＝90°±5°，γ＝90°±5°，晶胞体积为

本发明还公开一种合成上述金属有机骨架材料的方法，以有机配体材料和金属盐为反应原料，用溶剂热法合成得到金属有机骨架材料；所述有机配体材料为联苯四甲酸或其衍生物，所述金属盐为锰盐、铜盐、钴盐、镍盐、铁盐、锌盐中的一种。