一种修饰锆基MOF吸附剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种修饰锆基MOF吸附剂及其制备方法与应用，属于复合材料技术领域。本发明专利技术以N,N'

【技术实现步骤摘要】
一种修饰锆基MOF吸附剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及一种修饰锆基MOF吸附剂及其制备方法与应用，属于复合材料


技术介绍

[0002]铅离子进入人体后很难清除，直接损害人体脑细胞，主要造成损害对神经、造血系统和肾脏，引起贫血、脑缺氧、脑水肿、运动和感觉异常。因此，必须从水环境中去除铅离子。
[0003]目前，去除废水中铅离子最常用的技术有沉淀法、电解法、溶剂萃取法、生物处理法和吸附法。由于其简单、灵活、无毒副产物、环境友好、通用性强、易再生等特点，吸附已成为许多重金属去除的重要技术。吸附剂的选择是吸附的基本组成部分。传统吸附剂有活性炭、纳米颗粒吸附剂、生物吸附剂和壳聚糖等，但其再生效率低，处理后的水质难以满足循环利用要求，价格高,选择性吸附能力差,限制了它们的应用。
[0004]近年来，微孔固体—金属有机框架(MOFs)，由于其协调的孔结构、巨大的表面积、温和的合成条件，在各个领域得到了广泛的应用。同时，MOFs作为吸附剂消除水污染正在深入研究，已发现MOFs可从废水中去除铅离子。然而，大多数MOF的结构稳定性较差，并且对铅离子的吸附选择性较差。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现有MOFs吸附铅离子的吸附选择性较差和吸附剂结构稳定性差等问题，提出了一种修饰锆基MOF吸附剂及其制备方法与应用，即将2,6
‑
二氨基吡啶与2
‑
氰基吡啶
‑4‑
甲酸生成有机接头(前驱体N,N'
‑
(4<br/>‑
羧基
‑
吡啶
‑
2,6
‑
二基)二吡啶酰胺)，并将该接头接枝到ZrCl4上，形成修饰锆基MOF吸附剂；修饰锆基MOF吸附剂用于高效回收吸附溶液中的铅离子，具有较高的吸附选择性能，并且可重复使用。
[0006]一种修饰锆基MOF吸附剂，以N,N'
‑
(4
‑
羧基
‑
吡啶
‑
2,6
‑
二基)二吡啶酰胺修饰锆基MOF吸附剂，其结构式为：
[0007][0008]所述修饰锆基MOF吸附剂的方法，具体步骤如下：
[0009](1)将2,6
‑
二氨基吡啶与2
‑
氰基吡啶
‑4‑
甲酸加入到四氢呋喃溶剂中，搅拌溶解得到溶液A，溶液A在温度60～65℃下回流反应1.5～3h，然后加入SnCl4溶液继续回流反应4～4.5h，冷却至室温，干燥即得前驱体N,N'
‑
(4
‑
羧基
‑
吡啶
‑
2,6
‑
二基)二吡啶酰胺，记为前驱体CCAD；
[0010][0011](2)将前驱体N,N'
‑
(4
‑
羧基
‑
吡啶
‑
2,6
‑
二基)二吡啶酰胺和ZrCl4溶解至N,N
‑
二甲基甲酰胺中，加入浓盐酸，在温度120～125℃下回流反应70～72h，冷却至室温，固液分离，固体经N,N
‑
二甲基甲酰胺和无水乙醇洗涤、浸泡，真空干燥即得N,N'
‑
(4
‑
羧基
‑
吡啶
‑
2,6
‑
二基)二吡啶酰胺修饰锆基MOF吸附剂；
[0012][0013]所述步骤(1)2,6
‑
二氨基吡啶与2
‑
氰基吡啶
‑4‑
甲酸的摩尔比为1:1.5～2。
[0014]所述步骤(1)溶液A中2,6
‑
二氨基吡啶的质量浓度为1.6～1.8g/mL。
[0015]所述SnCl4溶液为市售产品，SnCl4溶液与溶液A的体积比为1:100～110。
[0016]所述步骤(2)前驱体N,N'
‑
(4
‑
羧基
‑
吡啶
‑
2,6
‑
二基)二吡啶酰胺与ZrCl4的质量比
为1:1.0～1.2。
[0017]所述步骤(2)浓盐酸的浓度为36～38wt％，前驱体N,N'
‑
(4
‑
羧基
‑
吡啶
‑
2,6
‑
二基)二吡啶酰胺与浓盐酸的固液比g:mL为1.1:0.5～0.6，N,N
‑
二甲基甲酰胺与浓盐酸的体积比为150:1.0～2.0。
[0018]所述修饰锆基MOF吸附剂用于吸附溶液中铅离子。
[0019]修饰锆基MOF吸附剂的总体合成路线为
[0020][0021]修饰锆基MOF吸附剂选择性高效吸附铅离子的机理：前驱体N,N'
‑
(4
‑
羧基
‑
吡啶
‑
2,6
‑
二基)二吡啶酰胺中的含氮官能团与铅离子发生静电作用和螯合反应。
[0022]本专利技术的有益效果是：
[0023](1)本专利技术将2,6
‑
二氨基吡啶与2
‑
氰基吡啶
‑4‑
甲酸生成有机接头(前驱体N,N'
‑
(4
‑
羧基
‑
吡啶
‑
2,6
‑
二基)二吡啶酰胺)，并将该接头接枝到ZrCl4上形成的修饰锆基MOF吸附剂，可从溶液中高效吸附去除铅离子；
[0024](2)由于有机框架材料具有大的比表面积，易于改性，易于解吸的特点，本专利技术修饰锆基MOF吸附剂无毒无害，易分离回收，可重复使用。
附图说明
[0025]图1为实施例1修饰锆基MOF吸附剂的EDS图；
[0026]图2为实施例1修饰锆基MOF吸附剂的XRD图；
[0027]图3为实施例1修饰锆基MOF吸附剂的FT
‑
IR图；
[0028]图4为实施例1修饰锆基MOF吸附剂吸附铅离子前后的XPS图。
具体实施方式
[0029]下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术的保护范围并不限于所述内容。
[0030]实施例1：修饰锆基MOF吸附剂的方法，具体步骤如下：
[0031](1)将2,6
‑
二氨基吡啶与2
‑
氰基吡啶
‑4‑
甲酸加入到四氢呋喃溶剂中，搅拌溶解得到溶液A，溶液A在温度60℃下回流反应1.5h，然后加入市售的SnCl4溶液继续回流反应4h，冷却至室温，干燥即得前驱体N,N'
‑
(4
‑
羧基
‑
吡啶
‑
2,6
‑
二基)二吡啶酰胺，记为前驱体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种修饰锆基MOF吸附剂，其特征在于，以N,N'
‑
(4
‑
羧基
‑
吡啶
‑
2,6
‑
二基)二吡啶酰胺修饰锆基MOF吸附剂，其结构式为：2.权利要求1所述修饰锆基MOF吸附剂的方法，其特征在于：具体步骤如下：(1)将2,6
‑
二氨基吡啶与2
‑
氰基吡啶
‑4‑
甲酸加入到四氢呋喃溶剂中，搅拌溶解得到溶液A，溶液A在温度60～65℃下回流反应1.5～3h，然后加入SnCl4溶液继续回流反应4～4.5h，冷却至室温，干燥即得前驱体N,N'
‑
(4
‑
羧基
‑
吡啶
‑
2,6
‑
二基)二吡啶酰胺；(2)将前驱体N,N'
‑
(4
‑
羧基
‑
吡啶
‑
2,6
‑
二基)二吡啶酰胺和ZrCl4溶解至N,N
‑
二甲基甲酰胺中，加入浓盐酸，在温度120～125℃下回流反应70～72h，冷却至室温，固液分离，固体经N,N
‑
二甲基甲酰胺和无水乙醇洗涤、浸泡，真空干燥即得N,N'
‑
(4
‑
羧基
‑
吡啶
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：王仕兴，刘祥，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：