The invention discloses a method for preparing porous carbon coated magnetic nanometer iron water treatment composite material by low temperature pyrolysis metal organic framework (MOF) and an application method for water treatment. Graphite-phase carbon nitride (g_C3N4) was prepared by urea, then coupled with iron-containing MOF in situ, and finally, porous carbon coated magnetic nanometer iron water treatment composite was prepared by pyrolysis in inert atmosphere at low temperature. The iron element in the composite material obtained by the invention mainly exists in the interior of the porous carbon in the form of zero-valent iron and gamma_Fe2O3, and has excellent magnetic properties and is easy to magnetic separation. Porous carbon layer not only can realize the slow release of active iron and avoid the formation of iron mud, but also is beneficial to the interfacial adsorption, catalytic oxidation and reduction reaction. The composite material can not only activate peroxide oxidant efficiently to degrade trace organic pollutants such as medicines and personal care products in municipal sewage, but also purify and detoxify a variety of wastewater containing oxygen salts through high-efficiency interfacial reduction.
【技术实现步骤摘要】
一种低温热解金属-有机框架制备多孔碳包覆磁性纳米铁水处理复合材料的方法
本专利技术涉及新材料技术与环境保护领域,具体涉及一种低温热解金属-有机框架制备多孔碳包覆磁性纳米铁水处理复合材料的方法。
技术介绍
多孔碳包覆金属纳米颗粒具有特殊的包覆结构。该结构中包覆碳层形成的封闭空间使被包覆的金属颗粒与外环境隔绝,能够对环境敏感的金属材料具有保护作用,从而持续发挥金属材料的特性。在实际应用中,多孔碳包覆金属纳米颗粒既可以利用多孔结构碳层的结构和界面吸附特性,也可以利用其内部包覆的活泼金属的特性,使得这种复合材料综合了各单一组分材料的优异性能。多孔碳包覆的金属纳米颗粒,特别是包覆的纳米铁颗粒,不仅具有很好的界面吸附和催化性能,而且可以在使用后通过磁场完成分离,可持续利用。因此,多孔碳包覆金属纳米材料被认为在物理、化学、环境等诸多
,尤其是在环境催化领域有巨大的应用前景。目前,该材料的制备方法常见的有电弧法、离子束法、激光法、化学气相沉积法和高温热处理法等,但是这些方法普遍存在成本高、操作复杂等缺点。现有技术中,专利CN107706412A以ZIF-8沸石咪唑酯骨架多孔碳材料为碳源,在惰性气氛保护下于800-1000℃制得ZIF-8沸石咪唑酯骨架多孔碳材料包覆的磷酸钒锂,并将其应用于锂离子电池正极材料。专利CN10773217A以一维棒状的锰基金属有机框架作为前驱体,在惰性气氛下经一步热处理制备一维多孔碳包覆一氧化锰复合电极材料,其中热处理温度可高达1000℃。专利CN105964238A首先以2-甲基咪唑与ZnO纳米颗粒为原料制备ZIF-8@ZnO材料,然后将 ...
【技术保护点】
1.一种低温热解金属‑有机框架(MOF)制备多孔碳包覆磁性纳米铁水处理复合材料的方法,其特征在于,将石墨相氮化碳(g‑C3N4)与含铁MOF耦合,在较低温度下进行惰性气氛热解制备多孔碳包覆磁性纳米铁水处理复合材料,可按照下列步骤完成:(1)取尿素于一个带盖的氧化铝坩埚中,将其置于马弗炉,以1‑5℃/min的升温速率升温至520‑600℃,保温2‑4小时,得到淡黄色块状g‑C3N4,然后将块状g‑C3N4研磨成粉末状;(2)将FeCl3·6H2O、有机配体H2BDC和N,N‑二甲基甲酰胺按照摩尔比1:1‑1.2:250‑280比例在室温下混合均匀,至透明溶液;(3)取一定量的步骤(1)合成的g‑C3N4在搅拌下加入步骤(2)所得溶液中,超声高度分散30min后,再在室温下搅拌10‑30min得到均匀的悬浮液;(4)将步骤(3)所得悬浮液转移至带有聚四氟乙烯内胆的高压反应釜,用不锈钢外壳密封后放入烘箱,于423‑443K下,保持12‑36小时;缓慢冷却至室温后,将混合物离心分离,得到黄褐色晶体;(5)将步骤(4)得到的晶体分别用N,N‑二甲基甲酰胺和无水乙醇洗涤2‑3次,并进行离心分离;将 ...
【技术特征摘要】
1.一种低温热解金属-有机框架(MOF)制备多孔碳包覆磁性纳米铁水处理复合材料的方法,其特征在于,将石墨相氮化碳(g-C3N4)与含铁MOF耦合,在较低温度下进行惰性气氛热解制备多孔碳包覆磁性纳米铁水处理复合材料,可按照下列步骤完成:(1)取尿素于一个带盖的氧化铝坩埚中,将其置于马弗炉,以1-5℃/min的升温速率升温至520-600℃,保温2-4小时,得到淡黄色块状g-C3N4,然后将块状g-C3N4研磨成粉末状;(2)将FeCl3·6H2O、有机配体H2BDC和N,N-二甲基甲酰胺按照摩尔比1:1-1.2:250-280比例在室温下混合均匀,至透明溶液;(3)取一定量的步骤(1)合成的g-C3N4在搅拌下加入步骤(2)所得溶液中,超声高度分散30min后,再在室温下搅拌10-30min得到均匀的悬浮液;(4)将步骤(3)所得悬浮液转移至带有聚四氟乙烯内胆的高压反应釜,用不锈钢外壳密封后放入烘箱,于423-443K下,保持12-36小时;缓慢冷却至室温后,将混合物离心分离,得到黄褐色晶体;(5)将步骤(4)得到的晶体分别用N,N-二甲基甲酰胺和无水乙醇洗涤2-3次,并进行离心分离;将分离后所得晶体放入真空干燥箱中,于90-110℃环境中干燥10-24小时,得土黄色的粉末;(6)将步骤(5)得到的粉末于氮气氛围的管式炉中煅烧,升温速率2-10℃/min,升至600-700℃,保温2-4小时,自然冷却至室温,得到多孔碳包覆的磁性纳米铁水处理复合材料。2.权利要求1所述的多孔碳包覆磁性纳米铁水处理复合...
【专利技术属性】
技术研发人员:齐飞,刘超,柳力元,田幸,
申请(专利权)人:北京林业大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
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