[发明专利]一种双配体构筑水稳定微孔染料吸附剂及制备方法

说明书

本发明属于吸附材料制备技术领域，具体涉及一种以1,2,3,5‑苯四甲酸和4,4'‑联吡啶混合配体为底物的微孔水稳定染料吸附剂及制备方法。该吸附剂以1,2,3,5‑苯四甲酸和4,4'‑联吡啶双配体为底物，利用双配体的协同调控产生了具有良好孔径和选择吸附性的水稳定MOFs染料吸附剂。该吸附剂通过水热法合成，在水中能够保持良好的稳定性，合成过程中不使用有机溶剂，不污染环境。吸附性能测试表明该吸附剂对亚甲基蓝和结晶紫具有良好的吸附性能，对甲基橙和罗丹明B的吸附性能较差，表现出一定的选择吸附性能。

技术领域

本发明属于吸附材料制备技术领域，具体涉及一种以1,2,3,5-苯四甲酸和4,4'-联吡啶混合配体为底物的微孔水稳定染料吸附剂及制备方法。

背景技术

随着染料工业的飞速发展，各式各样的染料被大量的使用，使得染料废水的组分也表现的更加复杂，色度也更高，而且难以降解，处理难度增大。这些染料进入水环境中，会对环境造成严重的污染。而大多数的染料分子及其中间体具有致癌效应，能诱导水环境中生物发生基因突变，造成畸形，甚至灭绝，同时这些染料分子在生物体内不能代谢降解，通过食物链最终会在动物和人的体内积累，诱发各种疾病。另外，有机染料容易使水体富养化，打破环境的自我调节能力，加剧对环境的污染。因此，各种染料废水排放前的处理显得尤为重要。

目前，染料废水常见的处理方法主要包括絮凝法、吸附法、电化学法、氧化法、生物法以及生物膜法等。其中吸附法中的物理吸附法具有操作过程简单、效率高等优点，是处理染料废水的最有效方法之一。常见的物理吸附剂有活性炭，沸石，硅酸盐和金属有机骨架(MOFs)等材料。其中MOFs是一种新型材料，因其具有规则的孔道结构，大的比表面积和高的孔隙率，并且孔径大小可以根据前驱配体进行调节等优点，而引起了人们的广泛关注。通过设计适当的配体和辅助配体，可以有效调控吸附材料孔径，达到选择性吸附的目的，另外一方面，如果所产生MOFs含有不饱和金属配位点，或者是配体含有未配位活性基团，将在一定程度上增强吸附性能，甚至达到选择性吸附分离的效果。

MOFs材料的制备方法有很多，主要包括水热、溶剂热、离子热、微波合成法等等。尽管MOFs材料合成方法多种多样，但是溶剂热法使用较多。而溶剂热法会涉及使用一些高沸点的机溶剂，如DMF、DMA、DME等等，这些溶剂本身难以降解，会给环境会带来不必要的污染。在另外一方面，作为染料吸附材料，其在水中的稳定性显得尤为重要。例如MOF-5由于在水中的稳定性较差，客观上就限制了其在污水处理中的应用。

发明内容

本发明提供了一种微孔水稳定染料吸附剂的制备方法。本发明的目的在于提供一种工艺简便，制备过程污染小、通过两种配体协同调控产生具有良好孔径和选择吸附性的水稳定MOFs染料吸附剂。

本发明有目的的利用1,2,3,5-苯四甲酸(H₄BTEC)和4,4'-联吡啶(bpy)两种配体，通过控制反应条件，在水热法条件下，合成了一种以1,2,3,5-苯四甲酸和4,4'-联吡啶混合配体为底物的微孔水稳定配合物[Cu₃(BTEC)(OH)₂(bpy)_0.5(H₂O)₂]·4H₂O，该配合物利用H₄BTEC和bpy两种桥连配体，协同调控孔径的大小，使其有别于仅仅使用H₄BTEC一种配体产生的微孔材料。而且，该配合物的不饱和金属配位点很容易和阴离子作用，从而增强其对阳离子染料亚甲基蓝和结晶紫的吸附性能。同时，该配合物是利用水做溶剂水热条件下制备的，是一种水稳定的微孔材料，制备过程不使用有机溶剂，不会对环境造成二次污染，是一种具有应用前景的新型染料吸附剂材料。现申请公开这一新型双配体构筑的水稳定微孔染料吸附剂的制备方法。