[发明专利]磁性共价有机框架物的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了属于磁性纳米材料技术领域的磁性共价有机框架物的制备方法及其应用。具体通过将共价有机框架物浸渍于Fe²⁺和Fe³⁺混合盐溶液中，然后将分离得到的固体置于碱性溶液中共沉淀，最后经酸洗、水洗、纯化、真空活化制得。根据本发明提供的制备方法制得的磁性共价有机框架物，其磁性Fe₃O₄颗粒在共价有机框架物材料的孔道内生长，并受其限制，该复合材料具备良好的磁分离能力和高效的吸附性能，能有效去除水中有机污染物。

技术领域

本发明属于磁性纳米材料技术领域，特别涉及磁性共价有机框架物的制备方法及其应用。

背景技术

共价有机框架物是由轻元素(C,H,O,N,B等)通过共价键聚合形成的有序多孔结构的结晶材料。作为一种新型的多孔结晶材料，共价有机框架物具备低密度(可低至0.17gcm^-3)、良好的化学稳定性、高比表面积(可达4210m² g^-1)以及规则的孔结构等优点，在气体存储、催化，药物负载、吸附等领域运用前景广阔。然而，常见的共价有机框架物多为纳晶或微晶结构，将其作为一种吸附剂材料运用于水处理领域，由于材料尺寸小，难于从水体中分离，限制了其作为吸附剂的运用。

磁分离是解决纳米材料在水体中分离的重要途径。将共价有机框架物与磁性材料进行复合，是解决共价有机框架物难于在水体中分离的重要方法。例如，中国专利申请号为201710462740.0和201610471193.8分别申请公布了核壳结构的特定共价有机框架物包裹四氧化三铁的两种核壳结构材料。但是201610471193.8是通过对四氧化三铁进行表面官能团修饰，后控制共价有机框架物在其表面特异性生长制备的核壳结构的磁性共价有机框架物；201710462740.0是先制备四氧化三铁磁性颗粒而后制备的磁性共价有机框架物；这些磁性共价有机框架物材料一方面磁核大小不易控制，另一方面共价有机框架物外壳的生长厚度、结晶性等性能都受到一定程度的制约。针对这一类新兴的磁性共价有机框架物材料在水处理领域的广泛应用及现有发明存在的不足，本发明提出了一种新型磁性共价有机框架物材料的制备方法，并将其运用于水处理领域。

发明内容

本发明的目的在于提供磁性共价有机框架物的制备方法及其应用，具体技术方案如下：磁性共价有机框架物的制备方法包括以下步骤：

(1)在惰性气体保护下，将共价有机框架物浸渍于Fe²⁺和Fe³⁺混合盐溶液中，固液分离得到固体A；

(2)将所述固体A置于碱性溶液中反应，然后在外加磁场作用下分离得到磁性固体B；

(3)所述磁性固体B经酸洗、水洗后，再经纯化、真空活化，制得磁性共价有机框架物。

所述步骤(1)中共价有机框架物为TPB-DMTP-COF(TPB:triphenylbenzene，三苯基苯；DMTP:dimethoxyterephthaldehyde，二甲氧基对苯二甲醛；COF：covalent-organic-frameworks，共价有机框架物)、TpPa-1或Py-Azine COF。

所述步骤(1)Fe²⁺和Fe³⁺混合盐溶液中Fe²⁺和Fe³⁺摩尔比为1:2，Fe²⁺盐溶液的浓度为0.01-0.5mol/L。

所述步骤(1)中每1L Fe²⁺和Fe³⁺混合盐溶液中加入1-10g共价有机框架物，浸渍时间2-10h；步骤(1)浸渍的目的是使Fe²⁺和Fe³⁺混合盐溶液充斥共价有机框架物的孔道。