[发明专利]一种磁性金属有机框架材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种金属‑有机骨架材料及其制备方法，属于水溶液中重金属富集净化、检测技术领域。所述磁性金属有机框架材料是通过配位取代反应,在MOF‑808材料上引入2,3‑二巯基丁二酸（DMSA）分子，之后引入磁性Fe₃O₄，合成出新型磁性金属有机框架材料Fe₃O₄@MOF‑808‑DMSA。利用磁性金属有机框架材料Fe₃O₄@MOF‑808‑DMSA对重金属吸附容量大、选择性好和易于与溶液分离的特点，提供了一种高效、快速、选择性好的水溶液中重金属富集净化方法。

技术领域

本发明属于水溶液中重金属富集净化、检测技术领域，具体涉及一种新型磁性金属-有机框架材料及制备方法。

背景技术

重金属在环境中污染相当普遍，且对人体健康危害极大，因此，准确测定样品中重金属的含量，对评价重金属对人体的危害具有重要的意义。对于重金属的检测，样品处理的方法决定了整个方法的检出限、精密度和准确性，是重金属分析中最重要的步骤之一。

磁固相萃取技术是近些年发展起的一种新型的样品前处理技术。磁固相萃取与固相萃取相比具有一些特别明显的优势。磁性吸附剂不需要离心或过滤，仅需通过施加一个外部磁场就可以很容易地从样品溶液中分离；磁性吸附剂材料是分散在溶液中的，这使得样品和磁性吸附剂之间的接触面积更加充足，质量转移更加快速，可以快速达到平衡。

金属-有机骨架材料（Metal-Organic Frameworks，MOFs）具有一些优越的结构特点：具有多孔结构，比表面积大，使富集吸附的接触点增多；多孔结构更利于目标物在金属有机骨架材料（MOFs）的表面吸附；可以通过优化有机配体结构和后修饰提高萃取选择性，从而提高富集效果。因此，金属有机骨架材料（MOFs）在萃取分离领域中的具有广泛的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于水溶液中重金属离子吸附的磁性金属-有机骨架材料(Fe₃O₄@MOF-808- DMSA)，本发明的另一个目的是提供一种磁性金属-有机骨架材料的制备方法。

本发明是通过配位取代反应,在磁性金属有机框架材料MOF-808材料上引入2,3-二巯基丁二酸（DMSA）分子，之后引入磁性的四氧化三铁（Fe₃O₄），合成出磁性金属有机框架材料（Fe₃O₄@MOF-808- DMSA）。磁性金属有机框架材料Fe₃O₄@MOF-808-DMSA为黑色粉末，粒径为50-1000 nm。

所述磁性金属有机框架材料用于水溶液中重金属离子的吸附，吸附回收率大于90%；所述重金属离子为铅离子（Pb²⁺）、汞离子（Hg²⁺）、镉离子（Cd²⁺）和铬离子（Cr³⁺）。

具体的制备操作步骤如下：

（1）将0.21g有机配体均三苯甲酸和0.97g八水合硝酸氧锆溶解于35mL N ,N二甲基甲酰胺和35mL无水甲酸混合溶剂中；在反应釜中，温度120℃下反应48小时；依次用N,N-二甲基甲酰胺、水和丙酮对固体沉淀洗涤，去除杂质；所得固体在60℃真空烘干，得到金属有机骨架材料MOF-808；

（2）将金属有机骨架材料MOF-808、2,3-二巯基丁二酸（DMSA）和去离子水按质量比1:(5-50):（100-250）混合，在60℃条件下反应24小时；所得固体产物依次用水和丙酮洗涤去除杂质；所得固体在60℃真空烘干，得到金属-有机骨架材料MOF-808-DMSA；