钴基金属有机骨架衍生磁性碳复合材料的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开一种钴基金属有机骨架衍生磁性碳复合材料的制备方法及其应用，制备方法包括以下步骤：1）制备钴基金属有机骨架化合物Co

【技术实现步骤摘要】
钴基金属有机骨架衍生磁性碳复合材料的制备方法及其应用


[0001]本专利技术涉及药物污染物吸附剂
，特别涉及一种钴基金属有机骨架衍生磁性碳复合材料的制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]随着社会的进步以及医药行业的发展，最近的几十年，越来越多的水系环境中被检测出多种药物、药物代谢物和药用辅料残留。其中药物主要包括抗生素类、激素类、抗炎类等药物，而药用辅料主要包括增溶剂、助溶剂、乳化剂、着色剂、黏合剂等。这些药物、药物代谢物和药用辅料结构复杂，成分多样，在自然条件下自行降解缓慢。同时随着人们不断的生产、使用，排放到水体中的药物、药物代谢物和药用辅料越来越多，尽管目前被检测出来的药物浓度远较低于药物效应的最低浓度，但通过水体持久性的接触这类物质仍然会对人类、动植物与生态系统有一定的害处。
[0003]目前药物污染物的去除方法主要有活性污泥吸附、生物降解、光催化法降解、氧化作用等，但由于各自的缺点，限制了其应用。活性污泥吸附只是将污染废水体系中药物污染物转移到土壤中，无法彻底地将药物从环境中清除掉。生物降解和光催化法降解过程十分缓慢，不足以抵消日益增加排放到水中的药物污染物。而对于氧化作用，由于其成本消耗高难以广泛应用。相比之下，吸附法具有操作简单，成本低廉，效率高，能实现广泛应用等特点，合适作为除去水体药物污染物的方法。目前有多种材料可以作为吸附剂，例如活性炭、碳纳米管、离子交换树脂、金属氧化物等，但是碳纳米管生产成本高，难以大规模应用；活性炭再生困难，难以重复利用；金属氧化物和离子交换树脂等材料比表面积小，吸附效果不理想。因此，仍有必要继续开发具有吸附效果好、成本低、能够重复利用优点的新型材料，作为除去水体中药物污染物的吸附剂。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是，针对上述现有技术中的不足，提供一种钴基金属有机骨架衍生磁性碳复合材料的制备方法及其应用，其制备方法简易，产率高，对水具有很好的稳定性，该方法制备出来的钴基金属有机骨架衍生磁性碳复合材料对盐酸氯丙嗪具有很好的吸附能力，钴基金属有机骨架衍生磁性碳复合材料在吸附药物污染物后还具有一定的脱附能力和循环利用的能力，钴基金属有机骨架衍生磁性碳复合材料具有磁性，通过磁铁能快速回收，钴基金属有机骨架衍生磁性碳复合材料在吸附环境水体中的药物残留方面具有潜在应用。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种钴基金属有机骨架衍生磁性碳复合材料的制备方法，包括以下步骤：1）将甲基连苯三酚杯[4]芳烃和六水硝酸钴溶解于乙腈水溶液，之后逐滴加入三乙胺，摇晃均匀，得到混合溶液A，将装有混合溶液A的闪烁瓶置于烘箱内反应22
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26h，自然冷却至室温，经过滤、乙腈洗涤以及干燥后，得到钴基金属有机骨架化合物Co
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MONCs；
2）将装有钴基金属有机骨架化合物Co
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MONCs的坩埚放入管式炉中进行高温碳化，冷却至室温后，得到钴基金属有机骨架衍生磁性碳复合材料。
[0006]作为一种优选方案，步骤1）中甲基连苯三酚杯[4]芳烃和六水硝酸钴的摩尔比为1：3。
[0007]作为一种优选方案，步骤1）乙腈水溶液中乙腈和水的体积比为5：1。
[0008]作为一种优选方案，步骤1）中在装有混合溶液A的闪烁瓶置于烘箱内反应过程中，干燥箱的温度保持在80℃。
[0009]作为一种优选方案，步骤2）在高温碳化过程中，所述管式炉的煅烧温度为700℃～1000℃。
[0010]作为一种优选方案，所述煅烧时间为2～8h作为一种优选方案，步骤2）中在高温碳化过程中使管式炉的升温速率为5℃/min。
[0011]作为一种优选方案，步骤2）中在高温碳化过程中通入氮气，氮气的通入速率为60mL/min。
[0012]一种钴基金属有机骨架衍生磁性碳复合材料的应用，以上所述钴基金属有机骨架衍生磁性碳复合材料的制备方法制得的钴基金属有机骨架衍生磁性碳复合材料作为药物污染物吸附剂吸附水体中的盐酸氯丙嗪。
[0013]作为一种优选方案，所述钴基金属有机骨架衍生磁性碳复合材料具有磁性，所述钴基金属有机骨架衍生磁性碳复合材料具有大量的吸附活性位点。
[0014]以钴基金属有机骨架化合物（Co
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MONCs）为前驱体直接在管式炉中高温碳化得到钴基金属有机骨架衍生的磁性碳复合材料，碳化后前驱体的骨架坍塌，前驱体中的有机配体转化为多孔碳材料，前驱体中的金属（钴）在碳化过程中会镶嵌到多孔碳材料中，从而形成钴基金属有机骨架衍生的磁性碳复合材料。钴基金属有机骨架衍生磁性碳复合材料中存在大量的吸附活性位点，从而大大提高了其对药物污染物的吸附能力。钴基金属有机骨架衍生磁性碳复合材料中存在磁性钴纳米粒子，具有较强的磁化强度，从而使钴基金属有机骨架衍生磁性碳复合材料能与磁铁磁性相吸，在钴基金属有机骨架衍生磁性碳复合材料吸附盐酸氯丙嗪后借助磁铁能实现快速回收。
[0015]本专利技术的有益效果是：钴基金属有机骨架衍生磁性碳复合材料的制备方法简单，原料来源充足、生产成本低，适合扩大化生产要求，方便工业生产；钴基金属有机骨架衍生磁性碳复合材料中具有丰富的吸附活性位点，对盐酸氯丙嗪具有很好的吸附能力，钴基金属有机骨架衍生磁性碳复合材料在酸性环境中依然对盐酸氯丙嗪具有很好的吸附能力；钴基金属有机骨架衍生磁性碳复合材料在吸附药物污染物后还具有良好的脱附能力和循环利用能力；钴基金属有机骨架衍生磁性碳复合材料具有磁性，通过磁铁能快速回收钴基金属有机骨架衍生磁性碳复合材料，回收便捷。
附图说明
[0016]图1为钴基金属有机骨架化合物Co
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MONCs的晶体光学显微图；图2为钴基金属有机骨架化合物Co
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MONCs的单晶
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X射线衍射分析图；图3为钴基金属有机骨架衍生磁性碳复合材料Co@C
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700
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2、Co@C
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800
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2、Co@C
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900
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2和Co@C
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1000
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2的X射线衍射谱图；
图4为钴基金属有机骨架衍生磁性碳复合材料Co@C
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700
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2、Co@C
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800
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2、Co@C
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900
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2和Co@C
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1000
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2的拉曼光谱谱图；图5为钴基金属有机骨架衍生磁性碳复合材料Co@C
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700
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2、Co@C
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800
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2和Co@C
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1000
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2的扫描电镜图；图6为钴基金属有机骨架衍生磁性碳复合材料Co@C
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900
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2的扫描电镜图、透射电子显微图和元素本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钴基金属有机骨架衍生磁性碳复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：1）将甲基连苯三酚杯[4]芳烃和六水硝酸钴溶解于乙腈水溶液，之后逐滴加入三乙胺，摇晃均匀，得到混合溶液A，将装有混合溶液A的闪烁瓶置于烘箱内反应22
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26h，自然冷却至室温，经过滤、乙腈洗涤以及干燥后，得到钴基金属有机骨架化合物Co
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MONCs；2）将装有钴基金属有机骨架化合物Co
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MONCs的坩埚放入管式炉中进行高温碳化，冷却至室温后，得到钴基金属有机骨架衍生磁性碳复合材料。2.根据权利要求1所述的钴基金属有机骨架衍生磁性碳复合材料的制备方法，其特征在于：步骤1）中甲基连苯三酚杯[4]芳烃和六水硝酸钴的摩尔比为1：3。3.根据权利要求1所述的钴基金属有机骨架衍生磁性碳复合材料的制备方法，其特征在于：步骤1）乙腈水溶液中乙腈和水的体积比为5：1。4.根据权利要求1所述的钴基金属有机骨架衍生磁性碳复合材料的制备方法，其特征在于：步骤1）中在装有混合溶液A的闪烁瓶置于烘箱内反应过程中，干燥箱的温度保持在80℃。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘莹，刘建强，鲁澄宇，李小叁，饶聪颖，廖栋辉，张文凤，彭新生，
申请(专利权)人：广东医科大学，
类型：发明
国别省市：