本发明专利技术属于环境材料领域，公开了基于苯甲酸调节和氯仿活化制备UiO‑66的方法及其吸附应用。本发明专利技术通过苯甲酸作为调节剂以及氯仿作为活化剂成功合成了具有完美立八面体结构的UiO‑66(UiO‑66‑BA)，并且使用X射线衍射(XRD)，傅里叶红外图(FTIR)等来证明。吸附刚果红染料(CR)实验表明，添加苯甲酸和氯仿的UiO‑66‑BA材料具有非常高效的吸附性能，其最大吸附量为1371mg/g，是相同条件下未改性UiO‑66对CR吸附量的7倍。本发明专利技术为MOF精细合成纳米结构材料提供重要基准，以调节材料晶体形貌和提高材料的吸附性能，从而更好地降解有机污染物。
【技术实现步骤摘要】
基于苯甲酸调节和氯仿活化制备UiO-66的方法及吸附应用
本专利技术属于纳米复合材料与环境材料制备及其去除环境污染物的
，涉及一种酸调节和氯仿活化的原位法制备完美晶形UiO-66材料(UiO-66-BA)以及其性能研究。
技术介绍
金属有机骨架(MOFs)代表由有机配体连接的过渡金属离子网络形成的新型微孔材料。由于MOF具有高表面积，高孔隙率和可调性的特性，因此被认为是气体储存，吸收，微电子和催化的潜在候选。在MOFs族中，Zr6O4(OH)4和1,4-对苯二甲酸(H2BDC)连接体形成12配位高度填充的面心立方(fcc)结构(MOF的最高报告配位)，使得Zr基MOFs(UiO-66)具有独特的性能，如稀有水稳定性，优异的热稳定性和化学稳定性，即使在强酸和强碱环境下也能保持高稳定性。由于在强酸和强碱环境下具有水稳性和优异的化学稳定性，UiO-66已成功用于液相吸附。然而，传统的合成UiO-66具有一些缺点，如低表面积，小孔径，影响大分子染料的吸附，UiO-66的结构缺陷影响其疏水性。众所周知，合成条件和活化过程的适当选择可以控制和调节UiO-66的形态和结构。李等人通过加入乙酸的微波辅助合成得到了UiO-66，证明UiO-66可以吸附带电染料。邱等人在各种反应条件下用乙酸或盐酸制备出酸促进的UiO-66，并对阴离子染料(甲基橙和刚果红)和阳离子染料(亚甲基蓝和罗丹明B)进行选择性吸附。Azhar等发现氯仿活化的UiO-66，使其对磺酰胺类抗生素的吸附性能大大提高。总之，可以看出，酸促进的合成和活化过程可以有效地改善晶体结构，从而获得更好的吸附效果。专利
技术实现思路
：本专利技术的目的在于提供基于苯甲酸调节和氯仿活化的UiO-66(UiO-66-BA)的制备方法以及其性能研究，将苯甲酸调节和氯仿活化协同起来，更有利于提高材料比表面积等相关性能，使其具有良好的吸附能力。为了实现上述的目的，本专利技术采用了以下的技术方案：苯甲酸调节和氯仿活化的UiO-66(UiO-66-BA)材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将ZrCl4，H2BDC和苯甲酸溶解在DMF溶液中，搅拌均匀后倒入配有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜中。其中ZrCl4：H2BDC：苯甲酸的摩尔比为1:1:30。(2)然后将反应釜放在鼓风干燥箱中以120℃加热24小时，待反应釜冷却至室温后离心得到白色晶体。(3)将得到的白色晶体用DMF和甲醇洗涤三次后浸入甲醇溶液中并在反应釜中，在100℃处理12小时，处理后过滤，洗涤滤饼，烘干，得粉末。(4)将上述粉末浸入氯仿中5天，抽滤，得样品用甲醇离心，收集下层沉淀，最后在真空烘箱中100℃干燥12小时以获得基于苯甲酸调节和氯仿活化的UiO-66材料(UiO-66-BA)。所述制得的UiO-66-BA材料具有完美的立八面体结构，具有大的比表面积，提高其吸附能力，可作为吸附剂用于去除有机污染物。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术在ZrCl4和H2BDC中加入苯甲酸去进行原位合成，调节晶体形态，生成UiO-66-B，再氯仿活化，得到UiO-66-BA材料，通过本专利技术的方式，是最终得到的材料形貌为立八面体结构，具有吸附性能高，稳定性好等优点；(2)苯甲酸调节和氯仿活化之间存在协同作用，协同后才能得到无缺陷结构的UiO-66-BA材料，并且制备工艺简单，且所用原材料价廉易得，成本低，符合环境友好要求。并且本专利技术方法不需要高温、煅烧之类的前处理，从而减少了能耗和反应成本，制备简单，便于批量生产。附图说明图1UiO-66，UiO-66-A，UiO-66-B和UiO-66-BA材料的XRD图谱。图2UiO-66，UiO-66-A，UiO-66-B和UiO-66-BA材料的FTIR图谱。图3UiO-66，UiO-66-A，UiO-66-B和UiO-66-BA材料的N2吸附脱附图。图4UiO-66-BA材料的SEM图像。图5UiO-66，UiO-66-A，UiO-66-B和UiO-66-BA材料的TGA图像(插图为TGA的衍生曲线)。图6UiO-66，UiO-66-A，UiO-66-B和UiO-66-BA材料对刚果红去除率的图，(5mg吸附剂；50ml初始浓度为50mg/l的刚果红溶液)。图7是对比例1制得的UiO-66-B材料的SEM图像。图8是对比例2制得的UiO-66-A材料的SEM图像。具体实施方式：下面结合实施例对本专利技术进行详细说明，以使本领域技术人员更好地理解本专利技术，但本专利技术并不局限于以下实施例。实施例1：UiO-66-BA通过溶剂热法合成。具体按如下步骤进行：(1)将0.386g(1.67mmol)ZrCl4，0.276g(1.67mmol)H2BDC和6.118g(50.1mmol)苯甲酸溶解在50mlDMF溶液中，搅拌均匀后倒入配有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜中。其中ZrCl4：H2BDC：苯甲酸的摩尔比为1:1:30。(2)然后将反应釜放在鼓风干燥箱中以120℃加热24小时。待反应釜冷却至室温后离心得到白色晶体。(3)将得到的白色晶体用DMF和甲醇洗涤三次后浸入100ml甲醇溶液中并在反应釜中100℃处理12小时，处理后过滤，洗涤滤饼，烘干，得粉末。(4)将上述粉末浸入氯仿中5天，抽滤，得样品用甲醇离心，收集下层沉淀，最后在真空烘箱中100℃干燥12小时以获得UiO-66-BA。所制备的UiO-66-BA材料在吸附刚果红溶液3h后对刚果红的吸附率可达93.6％。对比例1制备UiO-66-B：苯甲酸调节的UiO-66(UiO-66-B)材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将0.386g(1.67mmol)ZrCl4，0.276g(1.67mmol)H2BDC和6.118g(50.1mmol)苯甲酸溶解在50mlDMF溶液中，搅拌均匀后倒入配有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜中。其中ZrCl4：H2BDC：苯甲酸的摩尔比为1:1:30；(2)然后将反应釜放在鼓风干燥箱中以120℃加热24小时，待反应釜冷却至室温后离心得到白色晶体；(3)然后将得到的白色晶体用DMF和甲醇洗涤三次后浸入100ml甲醇溶液中并在反应釜中100℃处理12小时，处理后过滤，洗涤滤饼，最后在真空烘箱中100℃干燥12小时以获得基于苯甲酸调节的UiO-66材料(UiO-66-B)。对比例2制备UiO-66-A：氯仿活化的UiO-66(UiO-66-A)材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将0.386g(1.67mmol)ZrCl4和0.276g(1.67mmol)H2BDC溶解在50mlDMF溶液中，搅拌均匀后倒入配有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜中。其中ZrCl4：H2BDC的摩尔比为1:1。(2)然后将反应釜放在鼓风干燥箱中以120℃加热24小时，待反应釜冷却至室温后离心得到白色晶体。(3)将得到的白色晶体用DMF和甲醇洗涤三次后浸入100ml甲醇溶液中并在反应釜中100℃处理12小时。(4)将上述粉末浸入氯仿中5天。然后将样品用甲醇离心，最后在真空烘箱中100℃干燥12小时以获得UiO-66-A。本专利技术将上述制备得到的UiO-66-BA、UiO-66-B、UiO-66-A材料对含刚果红染料的废水的吸附性能进行研究。吸附性能评价本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于苯甲酸调节和氯仿活化制备UiO‑66的方法，其特征在于，所述的制备方法具体步骤为：(1)将ZrCl4，H2BDC和苯甲酸溶解在DMF中，搅拌均匀后倒入配有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜中；(2)然后将反应釜放在鼓风干燥箱中在120℃条件下加热24小时，待反应釜冷却至室温后离心得到白色晶体；(3)将得到的白色晶体用分别DMF和甲醇洗涤，洗涤后的晶体浸入甲醇溶液中并置于反应釜中，在100℃条件下处理12小时，处理后过滤，收集滤饼并洗涤，烘干，得粉末；(4)将上述粉末浸入氯仿中5天，抽滤，得样品用甲醇离心，收集下层沉淀，在真空烘箱中干燥，获得基于苯甲酸调节和氯仿活化的UiO‑66材料(UiO‑66‑BA)。
【技术特征摘要】
1.基于苯甲酸调节和氯仿活化制备UiO-66的方法，其特征在于，所述的制备方法具体步骤为：(1)将ZrCl4，H2BDC和苯甲酸溶解在DMF中，搅拌均匀后倒入配有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜中；(2)然后将反应釜放在鼓风干燥箱中在120℃条件下加热24小时，待反应釜冷却至室温后离心得到白色晶体；(3)将得到的白色晶体用分别DMF和甲醇洗涤，洗涤后的晶体浸入甲醇溶液中并置于反应釜中，在100℃条件下处理12小时，处理后过滤，收集滤饼并洗涤，烘干，得粉末；(4)将上述粉末浸入氯仿中5天，抽滤，得样品用甲醇离心，收集下层沉...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯胜，王润柏，刘曙光，倪梓秋，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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