一种负载MnO2的MOF复合材料吸附剂及其制备方法和应用技术

本公开涉及一种负载MnO2的MOF复合材料吸附剂及其制备方法和应用。所述复合材料吸附剂包括：载体以及负载在所述载体上的活性组分；其中，所述载体包括金属

【技术实现步骤摘要】
一种负载MnO2的MOF复合材料吸附剂及其制备方法和应用


[0001]本公开涉及材料
，具体地，涉及一种负载MnO2的MOF复合材料吸附剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]金属有机框架材料(Mental
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Organic Frameworks，简称MOFs)是以无机金属阳离子为中心，以有机配体为连接体构成的具有3D网络空间结构的多孔配位聚合物；作为近年来新兴起的一类材料，MOFs已成为材料领域研究的热点，其优点之一是有机基团可以根据不同的需要而变化，这使得调整它们的物理化学特性成为可能。因此，各种各样的MOFs被合成并广泛应用于气体吸附、存储与分离、催化、传感、荧光和药物输送等领域。这些特性也使这类材料成为核工业中吸附去除放射性核素的理想应用材料。
[0003]人们对MOFs的功能化进行了一些研究，以提高吸附能力。Zhang Nan等人(Extending the Use of Highly Porous and Functionalized MOFs to Th(IV)Capture)证明在UiO
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66上附着羧基可增强Th(IV)的吸附。Luo等人(Novel Metal
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Organic Framework(MOF)Based Composite Material for the Sequestration of U(VI)and Th(IV)Metal Ions from Aqueous Environment)证明了Fe3O4@AMCA
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MIL
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53(Al)对Th(IV)吸附容量为285.7mg/g。
[0004]因此现有技术提供的MOFs复合吸附材料对于放射性核素Th(IV)的吸附效果尚不理想。

技术实现思路

[0005]本公开的目的是提供一种负载MnO2的MOF复合材料吸附剂及其制备方法和应用，该复合材料吸附剂可以有效提高对放射性核素的吸附效果，高效吸附去除溶液中的钍离子。
[0006]为了实现上述目的，本公开第一方面提供一种负载MnO2的MOF复合材料吸附剂，所述复合材料吸附剂包括：载体以及负载在所述载体上的活性组分；其中，所述载体包括金属
‑
有机骨架材料，所述活性组分包括MnO2。
[0007]可选地，所述金属
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有机骨架材料包括铝
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有机骨架材料；
[0008]优选地，所述铝
‑
有机骨架材料的有机配体选自对苯二甲酸；
[0009]进一步优选地，以所述金属
‑
有机骨架材料总重量为基准，所述有机配体的含量为43～62重量％，优选为48～52重量％。
[0010]可选地，以所述材料吸附剂的总重量为基准，所述载体的质量分数为90～98重量％，优选为93～96重量％；所述活性组分的质量分数为3～9重量％重量％，优选为5～7重量％；
[0011]优选地，以所述材料吸附剂的总重量为基准，氧元素的含量为64～69重量％，优选为66～67重量％；铝元素的含量为30～36重量％，优选为32～33重量％；锰元素的含量为
0.5～1重量％，优选为0.6～0.8重量％；
[0012]进一步优选地，以所述材料吸附剂的总重量为基准，氧原子占71～77％，优选为72～75％；铝原子占21～27％，优选为23～25％；锰原子占0.2～0.8％，优选为0.4～0.6％；
[0013]所述复合材料吸附剂包括多孔的复合材料吸附颗粒；所述复合材料吸附颗粒的平均孔径为优选为BET比表面积为2000～2600m2/g，优选为250～2600m2/g；总孔体积为3～6cm3/g，优选为4～5cm3/g。
[0014]本公开第二方面提供一种制备负载MnO2的MOF复合材料吸附剂的方法，该方法包括以下步骤：
[0015]S1、将有机配体、金属前体与溶剂混合，得到第一溶液；
[0016]S2、将MnO2与所述第一溶液混合，在目标反应条件下进行反应。
[0017]可选地，所述有机配体选自对苯二甲酸、中的一种或几种；所述金属前体选自AlCl3·
6H2O；所述溶剂选自DMF；
[0018]所述溶剂、有机配体、金属前体的重量比为37.0～47.0：0.95～1.2：1，优选为38.0～40.52：0.97～1.02：1。
[0019]可选地，步骤S2中，加入的MnO2的重量与步骤S1中加入的有机配体和金属前体总固体重量的比例为1：13～33，优选为1：14～17；
[0020]优选地，MnO2的纯度为93重量％以上；
[0021]所述目标反应条件包括：在冷凝回流反应条件下进行反应；
[0022]优选地，所述冷凝回流反应条件包括：温度为120～140℃，优选为130～135℃；时间为18～24h，优选为20～22h。
[0023]可选地，在步骤S2之后，该方法该包括：将步骤S2所得反应产物进行固液分离，得到固体产物；将所述固体产物进行洗涤、干燥；所述洗涤的溶液为DMF和/或甲醇；所述洗涤的条件包括：洗涤次数为2～3次，每次的洗涤时间为8～12h；所述干燥的条件包括：温度为100～150℃，优选为140～150℃；时间为8～14h；优选为10～12h。
[0024]本公开第三方面提供第二方面所述的方法制备得到的负载MnO2的MOF复合材料吸附剂。
[0025]本公开第四方面提供第一方面和第三方面所述的负载MnO2的MOF复合材料吸附剂在吸附钍离子方面的用途。
[0026]可选地，包括以下步骤：将所述负载MnO2的MOF复合材料吸附剂与含钍离子的待处理原料接触；
[0027]优选地，所述含钍离子的待处理原料中钍离子浓度为50～3000mg/L，优选为50～1500mg/L；
[0028]优选地，负载MnO2的MOF复合材料吸附剂与待处理原料的重量比为：1:200～250，优选为1：200；
[0029]吸附条件包括温度为20～35℃，优选为24～26℃；振荡速率为180～250r/min，优选为200～230r/min；时间为15～24h，优选为12～14h。
[0030]通过上述技术方案，本公开提供一种负载MnO2的MOF复合材料吸附剂及其制备方法和应用，所述的复合材料吸附剂具有较好的钍离子吸附能力，并且该复合材料吸附剂易分离回收、无毒无害、可重复利用，不会对自然环境造成二次污染；另外，本公开的制备方法
简单、成本较低，具有良好的经济效益和实际应用价值。
[0031]本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0032]附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
[0033]图1是实施例1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负载MnO2的MOF复合材料吸附剂，其特征在于，所述复合材料吸附剂包括：载体以及负载在所述载体上的活性组分；其中，所述载体包括金属
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有机骨架材料，所述活性组分包括MnO2。2.根据权利要求1所述的复合材料吸附剂，其特征在于，所述金属
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有机骨架材料包括铝
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有机骨架材料；优选地，所述铝
‑
有机骨架材料的有机配体选自对苯二甲酸；进一步优选地，以所述金属
‑
有机骨架材料总重量为基准，所述有机配体的含量为43～62重量％，优选为48～52重量％。3.根据权利要求1所述的复合材料吸附剂，其特征在于，以所述材料吸附剂的总重量为基准，所述载体的质量分数为90～98重量％，优选为93～96重量％；所述活性组分的质量分数为3～9重量％，优选为5～7重量％；优选地，以所述材料吸附剂的总重量为基准，氧元素的含量为64～69重量％，优选为66～67重量％；铝元素的含量为30～36重量％，优选为32～33重量％；锰元素的含量为0.5～1重量％，优选为0.6～0.8重量％；进一步优选地，以所述材料吸附剂的总重量为基准，氧原子占71～77％，优选为72～75％；铝原子占21～27％，优选为23～25％；锰原子占0.2～0.8％，优选为0.4～0.6％；所述复合材料吸附剂包括多孔的复合材料吸附颗粒；所述复合材料吸附颗粒的平均孔径为优选为BET比表面积为2000～2600m2/g，优选为2500～2600m2/g；总孔体积为3～6cm3/g，优选为4～5cm3/g。4.一种制备负载MnO2的MOF复合材料吸附剂的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1、将有机配体、金属前体与溶剂混合，得到第一溶液；S2、将MnO2与所述第一溶液混合，在目标反应条件下进行反应。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤S1中，所述有机配体选自对苯二甲酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁晓帆，肖松涛，阳庆元，欧阳应根，李定明，陈兴政，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：