[发明专利]一种木基/MOF复合气凝胶膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种材料合成技术领域的木基/MOF复合气凝胶膜及其制备方法，旨在解决现有技术中污水处理所用的传统材料昂贵、效果不佳等问题，其包括MOF808（Ce/Hf）以及木基细胞壁溶液的制备，将MOF808（Ce/Hf）粉末分散于木基细胞壁溶液中，加入聚乙烯醇，搅拌后进行真空抽滤，将滤膜上得到的湿膜进行冷冻干燥，即得木基/MOF复合气凝胶膜。本发明构建出一条从传统木材到污水处理新材料的制备路线，创新的引入双金属MOFs，赋予该绿色材料对不同类型的污水都具备足够的处理能力，构筑出具备强韧一体、功能多样、性能可调的木基复合气凝胶材料。

技术领域

本发明涉及一种木基/MOF复合气凝胶膜及其制备方法，属于材料合成技术领域。

背景技术

尽管我国在资源和环境保护方面取得了重大进展和显著成效，但我国的水体污染仍然是亟需解决的问题。许多湖泊与水库因为氮和磷浓度超标已经形成了严重的富营养化问题，并且有毒物质对水体生物也产生了负面影响。重金属和有机物的污染已成为主要的水质问题。

吸附法是目前一种简单、易于操作且价格低廉的污水处理方法，近来，这方面的研究主要集中在筛选出相对低成本的吸附剂上，例如蒙脱石、高岭土、鳞片石和矿物硅酸盐等。然而，对于任何吸附剂来说，吸附性能仍是最关键的技术指标。特别是对于低浓度污染物废水来说，寻找一种吸附性能优异、吸附特异性强的高效吸附剂就显得尤为重要。因此，需要制备一种吸附容量大、比表面积大、孔结构丰富、来源丰富、成本低、稳定性好、易于回收和再生的新型吸附剂。

气凝胶是一种新兴多孔材料，具有很多其他材料不具备的优点。例如（1）密度低，最轻的气凝胶每立方厘米只有0.16mg，比空气的密度略低；（2）高孔隙率，气凝胶的孔洞率可高达99.9%，其孔洞尺寸多数在50 mm以下，可以搭载大量其他具有催化功能的离子；（3）比表面积大，气凝胶的比表面积高达600m/g-1000m²/g，在吸附污染物方面有明显优势；（4）压缩模量宽，气凝胶的压缩模量可在6个数量级的范围内变化，有很强的密度可调节性，可以适应各种不同大小、形状的使用环境；（5）导热系数低；（6）可重复使用。因此，开发环保型气凝胶是当前解决水质问题的发展方向。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种木基/MOF复合气凝胶膜及其制备方法，通过引入双金属离子的MOF808，显著提高了木基气凝胶膜对于四环素的降解以及对重金属的吸附性能，可以应用于实际污水处理中。

为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

根据发明的第一方面，一种木基/MOF复合气凝胶膜的制备方法，包括以下步骤，

S1、将一定量的均苯三甲酸和N,N-二甲基甲酰胺加入到甲酸溶液内，超声，使得均苯三甲酸全部溶解；

取一定量的硝酸铈铵和二氯二氧化铪水合物溶解于去离子水中，并将所得溶液加入到上述溶液内，进行回流反应；

将反应结束后得到的溶液离心，收集粗产物，对粗产物进行洗涤干燥，即得MOF808（Ce/Hf）粉末；

S2、将步骤S1得到的MOF808（Ce/Hf）粉末分散于巴沙木细胞壁溶液中，加入一定量的聚乙烯醇，搅拌直至聚乙烯醇完全溶解；

S3、对步骤S2得到的溶液进行真空抽滤，将滤膜上得到的木基/MOF复合湿膜进行冷冻干燥，即得木基/MOF复合气凝胶膜。

进一步的，所述巴沙木细胞壁溶液的制备方法，包括：

将巴沙木薄片剪成木条状；

依次加入醋酸钠缓冲溶液和亚氯酸钠水溶液，油浴加热并搅拌；

反应结束后取出巴沙木，洗涤后放入氢氧化钠水溶液中，加热回流，再加入双氧水溶液继续反应；