[发明专利]一种改性金属有机骨架材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种改性金属有机骨架材料的制备方法，包括：将金属有机骨架材料与螯合剂分散于有机溶剂中，以进行接枝反应，得所述改性金属有机骨架材料；其中，所述金属有机骨架材料包括MIL‑101(A)‑NH₂、UiO‑66‑NH₂和ZIF‑8‑NH₂中的一种；所述螯合剂中含有羧基；所述有机溶剂包括氮氮二甲基甲酰胺、甲醇、丙酮和四氢呋喃中的一种。本发明设计合理巧妙，不仅通过简单地一步有机合成获得了稀土吸附材料，而且本发明获得的稀土吸附材料在吸附稀土金属上具有更高效的选择性和吸附性，且易回收。

技术领域

本发明涉及稀土离子回收领域，尤其涉及一种改性金属有机骨架材料及其制备方法和在稀土废水处理中的应用。

背景技术

稀土元素在光学、催化和磁学等领域应用广泛。溶剂萃取、电化学萃取、离子交换、化学沉淀等方法已被用于从水溶液中分离和回收稀土。然而，这些方法不仅能耗高，而且对从废水中回收稀土元素的效率偏低。吸附法因其便宜、高效而受到广泛关注。值得注意的是，目前常用的碳基或纳米复合材料对稀土金属的吸附容量较低。

此外，稀土废水中常含有多种杂质，如NH₄⁺，Ca²⁺、Mg²⁺等，它们会影响吸附剂对于稀土金属的去除或富集。因此，开发一种具有高稀土金属吸附容量及选择性的材料，对于从废水中高效回收稀土金属具有重要意义和应用前景。

金属有机骨架化合物(MOFs)是一类较新的有机无机杂化材料，由刚性有机连接剂相互连接的金属团簇组成。与传统吸附剂相比，MOFs具有比表面积大、孔径可调、易回收等优点，但其吸附稀土金属主要是通过物理吸附，容量较低。

鉴于此，有必要提供一种改性金属有机骨架材料及其制备方法和在稀土废水处理中的应用，以获得具有高选择性和高吸附容量的材料，并应用于废水中稀土金属的回收，缓解当前稀土资源流失和利用率低的形势。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种改性金属有机骨架材料及其制备方法和在稀土废水处理中的应用，旨在解决或至少缓解上述现有吸附剂针对稀土元素吸附量低、选择性差和不易回收等问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种改性金属有机骨架材料的制备方法，包括：将金属有机骨架材料与螯合剂分散于有机溶剂中，以进行接枝反应，得所述改性金属有机骨架材料；

其中，所述金属有机骨架材料包括MIL-101(A)-NH₂、UiO-66-NH₂和ZIF-8-NH₂中的一种；所述螯合剂中含有羧基。

进一步地，所述MIL-101(A)-NH₂中的A包括Cr、Fe、Al中的一种。

进一步地，所述螯合剂包括DTPA、IDA和NTA中的一种。

进一步地，所述金属有机骨架材料与螯合剂的质量比为1:0.5～1:7。

进一步地，所述有机溶剂包括氮氮二甲基甲酰胺、甲醇、丙酮和四氢呋喃中的一种。

进一步地，所述接枝反应的反应温度为40-100℃。

进一步地，所述接枝反应的反应时长为12-48h。

进一步地，所述改性金属有机骨架材料用于吸附稀土离子。

进一步地，本发明还提供一种改性金属有机骨架材料，采用如上述任意一项所述的制备方法进行制备。

进一步地，本发明还提供一种如上述任意一项所述的改性金属有机骨架材料在吸附稀土离子中的应用。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：