一种MOFs材料的制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种MOFs材料的制备方法，该方法以过渡金属为金属中心、2,5‑呋喃二羧酸为有机配体、酸或碱为矿化剂，通过水热法制得多孔材料；本发明专利技术的制备方法合成简单易操作，产率高，得到的功能材料化学性质稳定；利用该材料处理水体中的抗生素，可以达到回收和富集的目的，抑制其在自然界中的迁移，与现有抗生素吸附剂相比，本发明专利技术得到的材料能够快速高效地去除废水中的四环素，其吸附量超越了以对苯二甲酸为有机配体的MIL‑101，这一发明专利技术具有很高的研究价值和应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种MOFs材料的制备方法及应用
本专利技术涉及一种金属有机骨架材料的制备方法及应用，属于处理制药废水
和多孔材料合成领域。
技术介绍
绿色合成条件的研究是当前MOF研究中最有前景的，IUPAC定义绿色化学为：专利技术、设计和应用化学产品和工艺来减少或消除有害物质的使用和产生。对于合成MOFs材料的绿色即是替代有毒有机溶剂、反应条件的改变和使用可再生资源作为有机配体。目前，合成MOFs材料MIL系列采用配体大部分为对苯二甲酸或者均苯三甲酸，其中对苯二甲酸为低毒物质，对于吸附剂后续处理带来一些问题。因此，选择新型绿色生物基有机配体合成MOFs材料尤为重要。在近十年的研究MOFs中，其具有比孔隙率高、比表面积大、孔径可调和易于修饰性等优点，主要用于催化、气体储存与分离、药物缓释等领域，在废水处理领域较不常见，且目前抗生素的滥用，造成废水中的抗生素含量与日俱增，经简单的污水处理厂难于去除，大自然生态平衡遭到破坏且影响人类健康，因此开发高效绿色的处理办法刻不容缓，吸附法操作简单，在抗生素处理中使用广泛，但因目前所用吸附剂存在劣势，开发新型材料用于吸附抗生素是研究焦点。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种MOFs材料的制备方法，该方法是将过渡金属盐和2,5-呋喃二羧酸溶解在N,N-二甲基甲酰胺（DMF）中，然后缓慢加入矿化剂，充分搅拌1~2小时后，将搅拌均匀的溶液转移到聚四氟乙烯内衬的反应釜中，在100~160℃下反应2~24h后，自然冷却到室温，抽滤，滤渣用N,N-二甲基甲酰胺和乙醇依次冲洗3~4次后，在60~80℃下真空干燥；即得MOFs材料，其中过渡金属盐与2,5-呋喃二羧酸按摩尔比1:2~5:2的比例添加。所述过渡金属盐为铁盐、铬盐或铜盐。所述矿化剂为乙酸、氢氟酸或氢氧化钠，过渡金属盐与矿化剂的摩尔比为1:5~1:1。本专利技术另一目的是上述方法制得的材料应用在处理水体中抗生素中，操作步骤如下：将上述材料按0.5~1g/L的比例投入到含有四环素的水溶液中，在常温下搅拌10~30min，离心分离，取上层清液用紫外分光光度计测量吸光度，并计算其吸附量，得到材料吸附量，四环素吸附量qe由下式计算：其中，qe表示平衡吸附量，C0和Ce分别表示溶液的初始浓度和吸附后的浓度，m表示吸附剂的质量，V表示吸附液的体积。本专利技术与现有技术相比具有以下优点和效果：（1）本专利技术主要针对制药废水中残留抗生素排放的处理，采用本专利技术制备的材料来处理废水中的抗生素，从而达到环境排放标准；（2）通过金属中心和生物有机配体的结合，达到了高吸附量，快速吸附的目的；（3）本专利技术提供的新型材料的制备方法操作简单，容易合成；（4）本专利技术所用有机配体为生物可再生材料，绿色环保。附图说明图1为本专利技术材料的红外图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术保护范围并不限于所述内容。实施例1：本MOFs材料的制备方法如下：（1）将FeCl3和2,5-呋喃二羧酸按摩尔比1:2的比例溶解在DMF中，缓慢加入乙酸，FeCl3与乙酸的摩尔比为1:5，充分搅拌1小时后，将搅拌均匀的溶液转移到聚四氟乙烯内衬的反应釜中，将反应釜放置于鼓风干燥箱中，在110℃下反应18h后取出反应釜，将反应釜自然冷却到室温；（2）抽滤，滤渣用DMF和乙醇依次冲洗三次后在60℃下抽真空干燥，即得MOFs材料；图1为本实施例材料的红外图，其中，504cm-1左右为Fe-O伸缩振动峰，1367cm-1、1408cm-1、1575cm-1左右为芳香呋喃环中C-C伸缩振动峰，1662cm-1和1610cm-1左右为CO2-1的伸缩振动峰；（3）称量步骤（2）MOFs材料0.02g加入到25mL浓度为80mg/L的四环素溶液中，搅拌20min，后在3500r/min转速下离心分离25min，取上层清液用紫外分光光度计测量吸光度，然后计算四环素吸附量为70.1mg/g，且通过对比实验发现，MIL-101吸附四环素后计算得吸附量为42.4mg/g。实施例2：本MOFs材料的制备方法如下：（1）将硫酸铜和2,5-呋喃二羧酸按摩尔比1:1溶解在DMF中，缓慢加入氢氟酸，过硫酸铜与氢氟酸的摩尔比为1:2，充分搅拌1.5小时后，将搅拌均匀的溶液转移到聚四氟乙烯内衬的反应釜中，将反应釜放置于鼓风干燥箱中，在130℃下反应20h后取出反应釜，将反应釜自然冷却到室温；（2）抽滤，滤渣用DMF和乙醇依次冲洗三次后在70℃下抽真空干燥，即得MOFs材料；（3）称量步骤（2）MOFs材料0.02g加入到25mL浓度为80mg/L四环素溶液中，搅拌30min，后在3500r/min转速下离心沉淀分离25min，取上层清液用紫外分光光度计测量吸光度，然后计算四环素吸附量为67.7mg/g，且通过对比实验发现，MIL-101吸附四环素后计算得吸附量为40.8mg/g。实施例3：本MOFs材料的制备方法如下：（1）将硝酸铬和2,5-呋喃二羧酸按摩尔比5:2溶解在DMF中，缓慢加入氢氧化钠，硝酸铬与氢氧化钠的摩尔比为1:1，充分搅拌2小时后，将搅拌均匀的溶液转移到聚四氟乙烯内衬的反应釜中，将反应釜放置于鼓风干燥箱中，在150℃下反应10h后取出反应釜，将反应釜自然冷却到室温；（2）抽滤，滤渣用DMF和乙醇依次冲洗4次后在80℃下抽真空干燥，即得MOFs材料；（3）称量步骤（2）MOFs材料0.025g加入到25mL浓度为80mg/L四环素溶液中，搅拌10min，后在3500r/min转速下离心沉淀分离25min，取上层清液用紫外分光光度计测量吸光度，然后计算四环素吸附量为52.1mg/g，且通过对比实验发现，MIL-101吸附四环素后计算得吸附量为46.4mg/g，且通过对比实验发现，MIL-101吸附四环素后计算得吸附量为37.7mg/g。实施例4：本MOFs材料的制备方法如下：（1）将FeCl3和2,5-呋喃二羧酸按摩尔比3:2溶解在DMF中，缓慢加入氢氧化钠，FeCl3与氢氧化钠的摩尔比为4:5，充分搅拌1小时后，将搅拌均匀的溶液转移到聚四氟乙烯内衬的反应釜中，将反应釜放置于鼓风干燥箱中，在140℃下反应22h后取出反应釜，将反应釜自然冷却到室温；（2）抽滤，产物用DMF和乙醇依次冲洗三次后在75℃下抽真空干燥；即得MOFs材料；（3）称量步骤（2）MOFs材料0.02g加入到25mL浓度为80mg/L四环素溶液中，搅拌30min，后在3500r/min转速下离心沉淀分离25min，取上层清液用紫外分光光度计测量吸光度，然后计算四环素吸附量为90.6mg/g；且通过对比实验发现，MIL-101吸附四环素后计算得吸附量为46.4mg/g。实施例5：本MOFs材料的制备方法如下：（1）将FeCl3和2,5-呋喃二羧酸按摩尔比5:2溶解在DMF中，缓慢加入氢氟酸，FeCl3与氢氟酸的摩尔比为1:4，充分搅拌1.2小时后，将搅拌均匀的溶液转移到聚四氟乙烯内衬的反应釜中，将反应釜放置于鼓风干燥箱中，在120℃下反应24h后取出反应釜，将反应釜自然冷却到室温；（2）抽滤，产物用DMF和乙醇依次冲洗4次后在65℃下抽真空干燥；即得MOFs材料；（3）称量步骤（2）MOFs材料0.02g加入到25mL浓度为80mg/本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种MOFs材料的制备方法，其特征在于：将过渡金属盐和2,5‑呋喃二羧酸溶解在N,N‑二甲基甲酰胺中，然后缓慢加入矿化剂，充分搅拌1~2小时后，将搅拌均匀的溶液转移到聚四氟乙烯内衬的反应釜中，在100~160℃下反应2~24h后，自然冷却到室温，抽滤，滤渣用N,N‑二甲基甲酰胺和乙醇依次冲洗3~4次后，在60~80℃下真空干燥；即得MOFs材料，其中过渡金属盐与2,5‑呋喃二羧酸按摩尔比1:2 ~5:2的比例添加。

【技术特征摘要】
1.一种MOFs材料的制备方法，其特征在于：将过渡金属盐和2,5-呋喃二羧酸溶解在N,N-二甲基甲酰胺中，然后缓慢加入矿化剂，充分搅拌1~2小时后，将搅拌均匀的溶液转移到聚四氟乙烯内衬的反应釜中，在100~160℃下反应2~24h后，自然冷却到室温，抽滤，滤渣用N,N-二甲基甲酰胺和乙醇依次冲洗3~4次后，在60~80℃下真空干燥；即得MOFs材料，其中过渡金属盐与2,...

【专利技术属性】
技术研发人员：陕绍云，董亚楠，贾庆明，蒋丽红，苏红莹，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53