[发明专利]微波辅助磁性中空Zn/Co沸石咪唑纳米笼材料的制备方法及应用

说明书

本发明的微波辅助磁性中空Zn/Co沸石咪唑纳米笼材料的制备方法，以纳米Fe₃O₄作为晶种，先后加入六水合硝酸钴和2‑甲基咪唑及六水合硝酸锌，基于晶种的诱导，快速自组装形成双壳Zn/Co‑ZIF晶体，生成磁性的双壳纳米晶体Fe₃O₄@ZIF‑67@ZIF‑8，在微波辅助下，借助甲醇吸收微波能并将能量快速传递至化学稳定性较差的内壳ZIF‑67，引起金属有机骨架ZIF‑67键的振动、裂解，使得内壳被刻蚀，制得Fe₃O₄@Zn/Co‑ZIF。该材料具有中空笼状形貌、比表面积大、晶型完整且多孔、化学稳定性高且具有良好的磁性方便磁性分离。该材料对抗生素喹诺酮类药物具有高效的、高通量的吸附性。并且易于与抗生素喹诺酮类药物分离，可再生重复使用，具有优异的可再生性，易于实现规模化水环境中高残留喹诺酮抗生素的高效去除。

技术领域：

本发明涉及环境功能材料和水处理技术领域，具体地说，涉及一种微波辅助磁性中空Zn/Co沸石咪唑纳米笼材料的制备方法及应用。

背景技术：

喹诺酮是一类较新的合成抗菌药，由于喹诺酮类药物具有抗菌谱广、抗菌活性强、给药方便、并且具有价格低等方面的优势，使得其临床应用迅速普及，已成为当今世界上争相开发生产和应用的重点抗生素药物。由于人类医疗和畜禽养殖行业抗生素滥用，有大量残留的抗生素直接或者间接进入环境。

环境中抗生素的残留来源主要渠道有以下几方面：(1)制药废水：制药废水属于难处理的工业废水之一，其中，抗生素工业废水中含有大量抗生素；(2)医疗废水：医疗污水主要是从医院的诊疗室、化验室、病房、洗衣房、X片照相室和手术室等排放的污水，其污水来源及成分十分复杂，医疗污水中含有大量的抗生素残留；(3)生活废水：其一，进入生活污水中的抗生素主要来源于疾病预防和治疗过程中人体对抗生素的不完全代谢，这部分抗生素会经过市政污水管路进入污水处理厂。而在市政污水以及污水处理厂进出水中已经检测到大量抗生素的存在；其二，在畜禽养殖业中，兽用药物并不能被动物完全吸收，其中药物及其代谢产物被动物以尿液或粪便的形式排放到环境中，由于受污染地表水的渗透补给作用，药物及其代谢产物进入地下水系，局部残留量水平远大于100μg/L。目前用于水处理领域中去除喹诺酮类抗生素的相关研究报道，多采用的材料有高岭土，分子筛以及碳纳米管。然而相关用于去除水中诺酮类抗生素的各种吸附材料的最大吸附量非常有限且再生性差。

抗生素排放于环境中，对人体健康和生态环境造成潜在威胁，如何去除水体中难以降解的抗生素，是人类面临最严重的环境问题。常规水处理技术对其去除通常是比较困难的。因此，发展新型的先进材料，并将其用于环境水中高浓度抗生素的去除成为水处理技术领域急需解决的问题。

金属有机骨架材料(metal-organic frameworks，MOFs)是由金属离子与有机配体通过自组装过程而生成的一类新型多孔材料，具有比表面积大，孔道结构规整，孔道和表面化学性质可控等特征，在吸附、分离和催化等方面均表现出了广阔的应用前景。沸石咪唑酯骨架材料(zeolite-imidazolate framework，ZIF)是MOFs材料的一种，不仅具有上述MOFs的优点，而且具有更优良的热稳定性和化学稳定性。ZIF具有较大的内孔体积和可调控的微孔结构(“配位空间”)。到目前为止，采用微波辅助，快速、简单的操作制备具有嵌入式磁性Fe₃O₄的中空ZIF笼状材料的研究还未有报道，将其坚固的、可再生的笼状材料用于快速吸附去除有机污染物的研究也未有报道。

发明内容：

本发明的目的之一是提供一种微波辅助磁性中空Zn/Co沸石咪唑纳米笼材料的制备方法。

本发明的目的之二是提供一种磁性中空Zn/Co沸石咪唑纳米笼材料在高效去除水中喹诺酮的应用。

一种微波辅助磁性中空Zn/Co沸石咪唑纳米笼材料的制备方法，包括以下步骤：