[发明专利]一种GA/Fe-Zr双金属MOF的制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯气凝胶/铁‑锆双金属MOF复合材料的制备方法。该复合材料分别加入原料：氧化石墨烯、六水合三氯化铁、四氯化锆、2‑氨基对苯二甲酸和聚乙烯吡咯烷酮。通过调控双金属Zr\Fe摩尔比，2‑氨基对苯二甲酸用量，合成过程中采用的反应温度与时间优化复合材料制备方法，通过探究其在类芬顿反应中降解苯酚的性能确定最优化反应条件。本发明的制备方法简单温和，条件可控，有助于解决Fe‑Zr双金属MOF复合体系活性不足的问题，可以为水污染处理中非均相类芬顿催化剂的设计提供理论支撑。

技术领域

本发明属于水处理技术领域，涉及一种GA/Fe-Zr双金属MOF的制备方法。

背景技术

金属有机框架(MOFs)作为一类新型的多孔配位聚合物，是以金属离子或二级构建单元为节点，以有机配体为连接体，合成的具有无限晶格的二维或三维多孔晶体材料，广泛应用于多相催化、药物传递、能量存储以及有害物质的吸附和检测等领域。MOFs不仅有较大的比表面积和孔隙率，还有吸附和降解污染物的活性位点，故常用于去除水体中各种复杂的有机污染物。但是，现在MOFs大多采用廉价单金属作为金属节点，并且涉及金属种类较少。而为了解决单金属MOFs活性不足的问题，大量双金属MOFs材料被研究人员报道，其中包括Fe/Co，Fe/Cu，Fe/Cr等，其优异的类芬顿催化性能揭示了双金属MOFs材料在水处理应用方面的巨大潜力。而Zr由于其较稳定的物化属性被认为无法提升MOFs材料的催化性能，但以其为金属节点的典型MOFs材料UIO-66拥有良好的八面体骨架结构，可以用来稳定Fe活性位点，因此我们致力于将Fe与Zr相结合，优化其类芬顿反应性能。

石墨烯气凝胶是具有三维多孔网络结构的碳气凝胶，具备低密度、大比表面积、丰富的孔隙结构等性质。利用石墨烯气凝胶作为基体，不仅为负载的纳米粒子提供了物理空间，还改变了这些纳米粒子的电子性能。从而在降解有机污染物时表现出稳定性和反应活性的提高。为了在结构和性能方面有更进一步的提升，将石墨烯气凝胶作为MOFs载体的同时，利用不同金属之间的协同作用制备石墨烯气凝胶/双金属MOF复合材料，已经越来越引起人们的重视。同时石墨烯气凝胶能够为MOFs晶体的生长提供良好的限域环境，能够有效的提高复合材料的类芬顿催化活性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于高效降解苯酚的GA/Fe-Zr双金属MOF的制备方法。

实现本发明目的采用如下技术方案：

一种GA/Fe-Zr双金属MOF的制备方法，该方法为：将ZrCl₄、FeCl₃·6H₂O、2-氨基对苯二甲酸和PVP分散于N,N-二甲基甲酰胺中，超声分散均匀，随后将石墨烯气凝胶加入到体系中，混合搅拌。

本发明与现有技术相比，其优点在于：

(1)本发明方法简单方便，可以一步成型，且所需反应条件温和。

(2)本发明制备的GA/Fe-Zr双金属MOF能够在较短的时间内有效地降解多种污染物。相较于通常认为的Zr无法在类芬顿中被应用，GA的引入有效解决了Fe-Zr双金属MOF活性不足的问题，拓展了Zr物种在类芬顿体系中的应用。

附图说明

图1是GA/Fe-Zr双金属MOF的光学照片；图1(a)是按上述步骤制备出的石墨烯气凝胶的光学照片，图1(b)是在石墨烯气凝胶上负载Fe-Zr双金属MOF后制得的复合材料的光学照片。

图2是Fe单金属MOF，Fe-Zr双金属MOF与GA/Fe-Zr双金属MOF降解苯酚的效果图。

图3是不同GA/双金属MOF降解苯酚的效果图。

图4是不同Zr、Fe比例条件下制备的GA/Fe-Zr双金属MOF降解苯酚的效果图。

图5是不同2-氨基对苯二甲酸用量条件下制备的GA/Fe-Zr双金属MOF降解苯酚的效果图。