[发明专利]2D-COFs@K2

说明书

本发明公开了2D‑COFs@Ksubgt;2/subgt;FeOsubgt;4/subgt;复合材料的制备方法及其应用，制备方法包括如下步骤：将高铁酸钾固体粉末加入到2D‑COFs和无水四氢呋喃的悬浮液中，室温下避光混合搅拌，倒入旋转蒸发仪中进行旋蒸，将得到的粉末进行干燥，得到2D‑COFs@Ksubgt;2/subgt;FeOsubgt;4/subgt;复合材料。本发明利用2D‑COFs和高铁酸钾按比例混合，使电子与空穴在光照下充分分离，并有效防止电子与空穴重新结合；且在无水环境下制备，一定程度上减缓了高铁酸钾的自分解，进一步强化污染物去除效率，大幅提高材料的氧化性能。

技术领域

本发明涉及水处理材料制备技术领域，具体涉及2D-COFs@K₂FeO₄复合材料的制备方法及其应用。

背景技术

高铁酸钾(K₂FeO₄，Fe(Ⅵ))作为一种集氧化、消毒、絮凝和杀菌于一体的绿色环保净水剂，被广泛应用于水处理中。高铁酸钾具有较强的氧化性，比常见氧化剂(氯、双氧水、高锰酸盐等)的氧化能力更强，其在反应过程中无有毒副产物生成，不产生二次污染，在废水处理领域具有重要的理论研究和实际应用价值。然而高铁酸钾与电子结合生成氧化能力强的Fe(Ⅳ)、Fe(Ⅴ)效率较低，致使其实际应用受到阻碍。

中国专利104397026A公开了一种水处理高铁酸钾杀菌剂及其制备方法，但其并未解决高铁酸钾与电子结合生成氧化能力强的Fe(Ⅳ)、Fe(Ⅴ)效率较低问题，不能充分利用高铁酸钾的氧化能力，不适用于工业应用，同时在生产过程中使用三氯化磷，容易造成进一步的环境污染。

发明内容

本发明的目的在于，提供2D-COFs@K₂FeO₄复合材料的制备方法，本发明的制备方法步骤简单且不会造成严重污染，成本低廉，并通过在高铁酸钾中引入2D-COFs，实现在光催化下的双重促进，对有机污染物具有很高的光催化氧化活性，具有实际可应用性。

为达成上述目的，本发明提供如下技术方案：2D-COFs@K₂FeO₄复合材料的制备方法，包括如下步骤：

S1、准备2D-COFs；

S2、将2-甲基-2-丁烯、高铁酸钾固体粉末加入到2D-COFs和无水四氢呋喃的悬浮液中，室温下避光混合搅拌，倒入旋转蒸发仪中进行旋蒸，将得到的粉末进行干燥，得到2D-COFs@K₂FeO₄复合材料。

2D-COFs具有优异的物理化学性质，能在光照条件下使电子与空穴充分分离，并能有效防止电子与空穴重新结合。将其与高铁酸钾键连制成复合材料后，光照条件下电子与Fe(Ⅵ)结合生成高活性的Fe(Ⅳ)、Fe(Ⅴ)增强高铁酸钾自身的氧化能力，空穴与H₂O结合生成^·OH亦能同步氧化水中污染物，两者共同作用将大幅度强化高铁酸钾光催化氧化污染物的效率。2-甲基-2-丁烯能够让2D-COFs和高铁酸钾的成键反应更加温和稳定。

进一步地，所述步骤S1的具体步骤如下：将1,3,5-三-(4-甲酰基苯基)苯和2,4,6-三(4-氨基苯基)-1,3,5-三嗪放入烧杯中，依次加入均三甲苯、1,4-二恶烷，超声混合5min；

倒入高温玻璃管中脱气3次后通火焰密封；

将反应体系置于180℃烘箱中烘干60h，冷却至室温，过滤收集沉淀物，用无水四氢呋喃和二氯甲烷处理分别清洗6次；

将固体在60℃下负压干燥12小时，得到2D-COFs。

作为优选，所述高铁酸钾固体粉末与2D-COFs的质量比为1∶0.5-3。

进一步地，所述高铁酸钾固体粉末与2D-COFs的质量比为1∶2。