[发明专利]一种核壳结构材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种核壳结构材料及其制备方法与应用。所述核壳结构材料为杂化的核壳结构材料，包括核心和外壳，其中核心包括ZIF‑8，外壳包括MIL‑100。本发明公开的核壳结构材料相较于单一的MOFs材料，具有吸附位点多样的特点，可吸附多种物质，吸附能力强。且，由于ZIF‑8、MIL‑100的微孔介孔性质不同，因此，本发明的核壳结构材料可以吸附大小不同的两种或多种物质。

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种核壳结构材料及其制备方法与应用。

背景技术

在过去的几十年里，由有机配体和金属节点自组装的金属有机骨架(MOFs)由于其自身合成条件温和、结构多样并且稳定性高、比表面积大，使得这类复合材料在许多领域的分离、存储和吸附过程中发挥着重要作用。如作为最具魅力的MOFs之一，ZIF-8由于其易于合成、独特的孔结构和优异的热/化学稳定性等优点经常被用作吸附剂以去除废水中的污染物。然而现今，大部分MOFs材料的吸附位点相对较为单一，吸附性能单一，吸附能力较弱，且耐水性差，结构不稳定，在一定程度上限制了MOFs的应用。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种核壳结构材料，具有吸附位点多样、吸附能力强以及结构稳定的特点。

本发明还提出一种核壳结构材料的制备方法。

本发明还提出上述核壳结构材料的应用。

本发明的第一方面，提出了一种核壳结构材料，所述核壳结构材料为杂化的核壳结构材料，包括核心和外壳，其中核心包括ZIF-8，外壳包括MIL-100。

需要说明的是，为便于表述，本文中采用X@Y的方式表示核壳结构材料，如ZIF-8@MIL-100，则表示以ZIF-8为核心，以MIL-100为外壳的核壳结构材料。

根据本发明实施例的一种核壳结构材料，至少具有以下有益效果：

本发明公开的核壳结构材料相较于单一的MOFs材料，具有吸附位点多样的特点，可吸附多种物质，吸附能力强。且，由于ZIF-8和MIL-100微孔介孔性质不同，因此，本发明的核壳结构材料可以吸附大小不同的两种或多种物质。

由于MIL-100较ZIF-8有更优的耐水性，ZIF-8较MIL-100有更高的比表面积。因此，本发明公开的核壳结构材料兼具ZIF-8和MIL-100的优势，不仅具有优于ZIF-8和MIL-100的比表面积和耐水性，而且，核壳结构材料中，ZIF-8和MIL-100的配比不同，则核壳结构材料在Zeta电位上的差异可使其对特定材料有特异性吸附，如正、负、中电性有机分子的吸附差异(即有机分子于其所处体系中如电离或溶解后呈阳离子状态、阴离子状态或分子态等从而呈正、负或中电性，本文中简称正、负、中电性有机分子)。因此，可根据实际的需要，通过调节ZIF-8和MIL-100的配比，满足对特定有机分子如染料、抗生素或其他类型药物等的吸附。

其中，所述特定材料包括但不限于正、负、中电性有机分子染料中的RHB、MB、XCFF、BB-1、CBB、NGB、SD-Ⅲ、AF、OG、EBBR、RR-120、OG-Ⅱ、RBBR、MO、MY、ACBK、CR、MX-5B、MB-13、CB、FA。部分有机分子染料的分类情况详见下表1：

表1部分有机分子染料的分类表

此外，本发明公开的核壳结构材料结构稳定、可循环利用强。综上，本发明公开的核壳结构材料在吸附材料、催化剂、磁性材料、传感器或微/纳米器件技术领域中具有巨大的应用潜力。

在本发明的一些实施方式中，所述核壳结构材料包括锌铁基复合的核壳结构材料，其中，核心为ZIF-8，外壳为MIL-100。