一种磁性金属有机框架材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种金属‑有机骨架材料及其制备方法，属于水溶液中重金属富集净化、检测技术领域。所述磁性金属有机框架材料是通过配位取代反应,在MOF‑808材料上引入2,3‑二巯基丁二酸（DMSA）分子，之后引入磁性Fe

【技术实现步骤摘要】
一种磁性金属有机框架材料及其制备方法
本专利技术属于水溶液中重金属富集净化、检测
，具体涉及一种新型磁性金属-有机框架材料及制备方法。
技术介绍
重金属在环境中污染相当普遍，且对人体健康危害极大，因此，准确测定样品中重金属的含量，对评价重金属对人体的危害具有重要的意义。对于重金属的检测，样品处理的方法决定了整个方法的检出限、精密度和准确性，是重金属分析中最重要的步骤之一。磁固相萃取技术是近些年发展起的一种新型的样品前处理技术。磁固相萃取与固相萃取相比具有一些特别明显的优势。磁性吸附剂不需要离心或过滤，仅需通过施加一个外部磁场就可以很容易地从样品溶液中分离；磁性吸附剂材料是分散在溶液中的，这使得样品和磁性吸附剂之间的接触面积更加充足，质量转移更加快速，可以快速达到平衡。金属-有机骨架材料（Metal-OrganicFrameworks，MOFs）具有一些优越的结构特点：具有多孔结构，比表面积大，使富集吸附的接触点增多；多孔结构更利于目标物在金属有机骨架材料（MOFs）的表面吸附；可以通过优化有机配体结构和后修饰提高萃取选择性，从而提高富集效果。因此，金属有机骨架材料（MOFs）在萃取分离领域中的具有广泛的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于水溶液中重金属离子吸附的磁性金属-有机骨架材料(Fe3O4@MOF-808-DMSA)，本专利技术的另一个目的是提供一种磁性金属-有机骨架材料的制备方法。本专利技术是通过配位取代反应,在磁性金属有机框架材料MOF-808材料上引入2,3-二巯基丁二酸（DMSA）分子，之后引入磁性的四氧化三铁（Fe3O4），合成出磁性金属有机框架材料（Fe3O4@MOF-808-DMSA）。磁性金属有机框架材料Fe3O4@MOF-808-DMSA为黑色粉末，粒径为50-1000nm。所述磁性金属有机框架材料用于水溶液中重金属离子的吸附，吸附回收率大于90%；所述重金属离子为铅离子（Pb2+）、汞离子（Hg2+）、镉离子（Cd2+）和铬离子（Cr3+）。具体的制备操作步骤如下：（1）将0.21g有机配体均三苯甲酸和0.97g八水合硝酸氧锆溶解于35mLN,N二甲基甲酰胺和35mL无水甲酸混合溶剂中；在反应釜中，温度120℃下反应48小时；依次用N,N-二甲基甲酰胺、水和丙酮对固体沉淀洗涤，去除杂质；所得固体在60℃真空烘干，得到金属有机骨架材料MOF-808；（2）将金属有机骨架材料MOF-808、2,3-二巯基丁二酸（DMSA）和去离子水按质量比1:(5-50):（100-250）混合，在60℃条件下反应24小时；所得固体产物依次用水和丙酮洗涤去除杂质；所得固体在60℃真空烘干，得到金属-有机骨架材料MOF-808-DMSA；（3）将0.21g金属-有机骨架材料MOF-808-DMSA、0.54g六水三氯化铁和0.99g醋酸钠溶解于20mL乙二醇中超声1小时；在反应釜中，温度200℃条件下反应24小时；依次用水和乙醇洗涤去除杂质；所得固体在60℃真空烘干，得到磁性金属有机框架材料Fe3O4@MOF-808-DMSA。本专利技术的新型磁性金属-有机骨架材料作为吸附剂，用于水溶液中多种重金属离子的同时吸附。本专利技术研究新型磁性金属有机骨架材料Fe3O4@MOF-808-DMSA吸附重金属的具体方法为：于100mL离心管中，加入100mL的一级水，加入重金属标准溶液，配置成浓度为1ppm的混合溶液。加入10mg的磁性金属有机骨架材料Fe3O4@MOF-808-DMSA，超声10分钟吸附重金属。使用磁性分离样品，倒掉水溶液，加入2mL5%的L-半胱氨酸溶液，涡旋30秒洗脱吸附的重金属。洗脱液用电感耦合等离子体质谱仪测定重金属含量。研究发现，新型磁性金属有机骨架材料Fe3O4@MOF-808-DMSA对铅离子（Pb2+）、汞离子（Hg2+）、镉离子（Cd2+）和铬离子（Cr3+）吸附回收率均大于90%。本专利技术的有益技术效果体现在以下方面：1.本专利技术合成的磁性金属有机骨架材料Fe3O4@MOF-808-DMSA，利用2,3-二巯基丁二酸（DMSA）对重金属有较强的络合作用，MOF材料具有多孔结构、大的比表面积的特点，可同时对水溶液中铅离子（Pb2+）、汞离子（Hg2+）、镉离子（Cd2+）和铬离子（Cr3+）进行吸附，并且吸附回收率大于90%。2.本专利技术合成的磁性金属有机骨架材料Fe3O4@MOF-808-DMSA，利用磁性材料易于与溶液分离的特点，实现对水溶液中重金属高效、快速富集净化。附图说明图1为实施例1中的磁性金属有机框架材料Fe3O4@MOF-808-DMSA的红外光谱图。图2为实施例2中的磁性金属有机框架材料Fe3O4@MOF-808-DMSA的红外光谱图。图3为实施例3中的磁性金属有机框架材料Fe3O4@MOF-808-DMSA的红外光谱图。具体实施方式下面结合实施例，对本专利技术作进一步地说明。实施例1一种磁性金属有机框架材料的制备操作步骤如下：（1）将0.21g（1mmol）有机配体均三苯甲酸和0.97g（3mmol）八水合氯氧化锆溶解于35mLN,N二甲基甲酰胺和35mL无水甲酸的混合溶剂中，在反应釜中，温度120℃条件下反应48小时；依次用N,N-二甲基甲酰胺、水和丙酮对固体沉淀洗涤，以去除孔道内残留的原料和杂质；所得固体产物在室60℃真空烘干，得到金属有机骨架材料MOF-808。（2）将0.2g金属有机骨架材料MOF-808和1g2,3-二巯基丁二酸（DMSA）溶解在20mL去离子水中，三者的质量比1:5:100，在温度60℃条件下反应24小时；所得固体产物依次用水和丙酮洗涤，在60℃真空烘干，得到金属有机骨架材料MOF-808-DMSA。（3）将0.2g金属有机骨架材料MOF-808-DMSA、0.54g六水三氯化铁和0.99g醋酸钠溶解于20mL乙二醇中超声1小时；在反应釜中，温度200℃条件下反应24小时；所得固体产物依次用水和乙醇洗涤，在60℃真空烘干，得到磁性金属有机框架材料Fe3O4@MOF-808-DMSA。磁性金属有机框架材料Fe3O4@MOF-808-DMSA为黑色粉末，粒径为50-1000nm；磁性金属有机框架材料Fe3O4@MOF-808-DMSA的红外光谱图，见图1。磁性金属有机骨架材料Fe3O4@MOF-808-DMSA用于水溶液中铅离子（Pb2+）的吸附，吸附平均回收率为95%；用于水溶液中汞离子（Hg2+）的吸附，吸附平均回收率为97%；用于水溶液中镉离子（Cd2+）的吸附，吸附平均回收率为93%；用于水溶液中铬离子（Cr3+）的吸附，吸附平均回收率为91%。实施例2一种磁性金属有机框架材料的制备操作步骤如下：（1）将0.21g（1mmol）有机配体均三苯甲酸和0.97g（3mmol）八水合氯氧化锆溶解于35mLN,本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁性金属有机框架材料，其特征在于：/n通过配位取代反应,在磁性金属有机框架材料MOF-808上引入2,3-二巯基丁二酸分子，再引入磁性的四氧化三铁制得磁性金属有机框架材料Fe

【技术特征摘要】
1.一种磁性金属有机框架材料，其特征在于：
通过配位取代反应,在磁性金属有机框架材料MOF-808上引入2,3-二巯基丁二酸分子，再引入磁性的四氧化三铁制得磁性金属有机框架材料Fe3O4@MOF-808-DMSA；所述磁性金属有机框架材料Fe3O4@MOF-808-DMSA为黑色粉末，粒径为50-1000nm；
所述磁性金属有机框架材料用于水溶液中重金属离子的吸附，吸附回收率大于90%；所述重金属离子为铅离子、汞离子、镉离子和铬离子。


2.权利要求1所述一种磁性金属有机框架材料的制备方法，其特征在于操作步骤如下：
（1）将0.21g有机配体均三苯甲酸和0.97g八水合硝酸氧锆溶解于35mLN,N二甲基甲酰胺和35mL无水甲酸的混合溶剂中；在反应釜中，温度120℃下...

【专利技术属性】
技术研发人员：周典兵，丁磊，吕亚宁，韩芳，宋伟，刘宇欣，郑平，
申请(专利权)人：合肥海关技术中心，
类型：发明
国别省市：安徽;34