[发明专利]Co-MOFs基宏观体复合材料产生活性氧物种去除新兴污染物的方法

说明书

本发明提供一种Co‑MOFs基宏观体复合材料产生活性氧物种（ROS）去除新兴污染物（ECs）的方法。所述利用Co‑MOFs基宏观体复合材料产生ROS去除ECs的方法包括如下步骤：1）将宏观载体置于含钴MOFs前驱液中浸泡，取出载体，洗涤、烘干、煅烧可得该复合材料；2）室温条件下，将上述复合材料加入含过氧化物的水溶液中，即可产生大量ROS（•OH、SO4•‒、O2•‒等）；3）利用上述过程产生的ROS去除水中药物、抗生素和抗性菌/基因等ECs；4）过氧化物水溶液处理老化后的Co‑MOFs基宏观体复合材料以恢复其活性。本发明提供的方法能产生ROS高效去除水中ECs，解决了MOFs类材料在污/废水应用领域难于分离回收和再生成本高的问题；提供的复合材料具有环境友好性和广阔的市场开发潜力。

技术领域

本发明属于金属有机框架复合材料和新兴污染物控制领域，具体涉及一种Co-MOFs基宏观体复合材料产生活性氧物种去除新兴污染物的方法。

背景技术

金属有机框架（Metal organic frameworks, MOFs）及其衍生材料作为新型纳米功能材料用于环境修复已受到国内外研究学者和环境工程师们的广泛关注。MOFs类多孔材料最具代表性特点就是可通过改变骨架结构中的金属原子和有机配体实现其结构和性能的调控。目前，已合成出的MOFs类材料种类大于1万种，这些材料被广泛用于化工液体或气体分离、工业催、光电或半导体等领域；筛选并设计出具有特殊功能的MOFs基功能材料安全且高效去除水、土壤和大气中有毒污染物却是环境修复和功能材料领域研究的热点和难点。

MOFs基复合材料介导的类Fenton过程降解有毒污染物是环境催化领域一个重要的新兴研究方向。如Liu等（Chem. Eng. J. 2019 358:408）将咪唑类MOFs材料ZIF-67高温煅烧，形成含N多孔碳材料载Co，用于激活过硫酸盐去除水中对氯苯胺；但该研究利用的ZIF-67衍生材料不具磁性，不方便回收，增加了实际水处理时活化剂/催化剂重复利用成本。基于此，水环境工程学者将研究的目光聚焦于构建新型磁性MOFs基复合材料，通过引入Fe既可形成磁性双金属MOFs衍生材料又可增加其稳定性，如Yang等（Chem. Eng. J. 2019353: 329）合成出具有磁性的MOFs衍生材料CoFe2O4纳米晶，该材料表现出较好的磁分离性能；但回收后的CoFe2O4纳米晶需要高温煅烧才能恢复其活化性能，故探索出一种经济、高效且可重复利用性强的MOFs基复合材料用于水环境修复具有明显的技术需求。

理论上，借助宏观载体表面丰富的官能团和微结构信息，MOFs前驱体可通过原位外延生长的办法形成Co-MOFs基宏观体复合材料在满足其催化应用的同时可实现简单快速分离，真正解决MOFs类材料重复利用成本高的问题；然而，前期文献检索证实：利用Co-MOFs基宏观体复合材料产生活性氧物种去除新兴污染物的方法鲜有报道。

发明内容

本发明首要目的是提供一种Co-MOFs基宏观体复合材料产生活性氧物种去除新兴污染物的方法。

本发明的目的通过以下技术路线实现：Co-MOFs基宏观体复合材料产生活性氧物种（ROS）去除新兴污染物（ECs）的方法，其特征在于，包括如下步骤：1）配置含钴MOFs前驱液，将宏观载体置于前驱液中浸泡，取出载体后洗涤、烘干和煅烧可得该复合材料；2）室温条件下，将上述复合材料加入含过氧化物的水溶液中，即可产生大量ROS（•OH、SO4•‒、O2•‒等）；3）利用上述过程产生ROS去除水中药物、抗生素和抗性菌/基因等ECs；4）利用过氧化物水溶液处理老化后的Co-MOFs基宏观体复合材料以恢复其活性。

所述宏观载体为直径≥ 1 mm的球状活性氧化铝或沸石分子筛中的至少一种。

所述Co-MOFs材料为沸石咪唑类骨架（ZIFs）。

所述过氧化物为臭氧或过一硫酸盐中的至少一种。

所述Co-MOFs基宏观体复合材料是利用原位外延生长的办法将Co-MOFs负载在载体上的。