铁修饰的NU-1000催化材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种铁修饰的NU

【技术实现步骤摘要】
铁修饰的NU
‑
1000催化材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及金属有机骨架材料
，尤其涉及一种铁修饰的NU
‑
1000催化材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]微量有机污染物主要来源是药物及个人护理品（Pharmaceuticals and personal care products, PPCPs）、环境内分泌干扰物（Endocrine disrupting chemical, EDCs）、全氟物质、微塑料等，这些污染物通常具有生物累积效应及慢毒性作用，具有潜在或隐蔽危害性。微量污染物中新型污染物在人类环境中有着复杂多变的存在形式，从人类生活及工业活动的场所，到地下水，再到人们直接接触的饮用水等场景，不断迁移转化。
[0003]PPCPs根据分子结构不同分为环内酯类、四环素类、磺胺类、内酰胺类、氟喹诺酮类等。近年来，磺胺类抗生素引起的污染在学术界得到了广泛关注，磺胺类抗生素的污染会给环境带来潜在的危害，尤其对农田及畜牧业的污染更为严重，磺胺类抗生素大都具有持久性，对人类健康和生态系统造成了重大威胁。因此，研究一种针对水中微量有机污染物尤其是磺胺类抗生素的处理材料势在必行。
[0004]现有技术中常采用多孔配位聚合物即金属有机骨架材料结合非均相类Fenton反应消除废水中有机微污染物，达到处理PPCPs的目的。现有技术没有公开针对磺胺类抗生素的具有高效降解作用的催化材料。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种铁修饰的NU
‑
1000催化材料及其制备方法与应用，在NU
‑
1000材料中引入金属Fe, 成功制备了基于NU
‑
1000的金属有机骨架光芬顿材料，有效去除水中的磺胺类抗生素污染物，且自身稳定性高。
[0006]为实现此技术目的，本专利技术采用如下方案：铁修饰的NU
‑
1000催化材料的制备方法，按如下步骤进行：S1、制备NU
‑
1000
‑
BA：S1
‑
1、将ZrOCl2·
8H2O、苯甲酸和DMF混合，进行超声溶解，并加热反应得到第一溶液，加热反应结束后第一溶液冷却至室温加入H4TBAPy进行配体反应，配体反应结束后进行二次加热反应；S1
‑
2、二次加热反应产物进行超声离心得到沉积物，将沉积物浸泡在DMF中，浸泡完成后烘干得到干燥的NU
‑
1000
‑
BA材料；S2、制备NU
‑
1000
‑
AC：S2
‑
1、将S1得到的NU
‑
1000
‑
BA和DMF混合，再加入盐酸发生活化反应；S2
‑
2、反应后的溶液先用DMF清洗，再用丙酮清洗，清洗结束后得到NU
‑
1000
‑
AC；S3、制备NU
‑
1000
‑
TPY：S3
‑
1、将S2得到的NU
‑
1000
‑
AC溶解于DMF中，再加入TPY
‑
COOH，在搅拌条件下反应；
S3
‑
2、S3
‑
1反应得到的产物先用DMF清洗，再用丙酮清洗，清洗结束后得到NU
‑
1000
‑
TPY；S4、制备NU
‑
1000
‑
Fe：S4
‑
1、将NU
‑
1000
‑
TPY溶解于四氢呋喃中，制得第二溶液；S4
‑
2、将氯化亚铁粉末加入到另一份四氢呋喃中，混合后进行超声溶解，制得均一的第三溶液；S4
‑
3、将第三溶液在无氧条件下注入到第二溶液中混合得到第四溶液，第四溶液在搅拌条件下加热反应；S4
‑
4、用四氢呋喃清洗S4
‑
3加热反应后产物，清洗结束后烘干，得到NU
‑
1000
‑
Fe，即铁修饰的NU
‑
1000催化材料。
[0007]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术在NU
‑
1000材料基础上经过多步反应成功引入金属Fe，得到了一种基于NU
‑
1000的金属有机骨架光芬顿催化材料，NU
‑
1000
‑
Fe材料相比于普通的NU
‑
1000材料具有更强的可见光吸收能力和优异的光催化性能，重点用于水中磺胺类抗生素的高效光芬顿降解。
[0008]本专利技术的优选方案为：S1
‑
1中ZrOCl2·
8H2O、苯甲酸、DMF和H4TBAPy用量比为0.06mmol：44.2mmol：20ml：0.17mmol。
[0009]S1
‑
1加热反应温度为80℃，加热反应时间60min；配体反应时间30min；二次加热反应温度为100℃，二次加热反应时间为20h；S1
‑
2、浸泡时间为24h，烘干温度60℃，烘干时间6~8h。
[0010]S2
‑
1中所用盐酸为8M盐酸，NU
‑
1000
‑
BA、DMF和8M盐酸的用量比为50mg：12mL：1mL。
[0011]S2
‑
1中活化反应温度为100℃，活化反应时间为12h；S2
‑
2中DMF清洗时间20h，丙酮清洗时间20h。
[0012]S3
‑
1中NU
‑
1000
‑
AC、DMF和TPY
‑
COOH的用量比为0.027mmol：7mL：0.05mmol。
[0013]S3
‑
1中搅拌时的反应温度为60℃，搅拌转速为600rpm/min，搅拌条件下反应时间为20h；S3
‑
2中DMF清洗次数为3次，丙酮清洗次数为3次。
[0014]S4
‑
1中NU
‑
1000
‑
TPY和四氢呋喃的用量比为50mg：12mL；S4
‑
2中氯化亚铁粉末与四氢呋喃的用量比为1mg:2mL，超声时间为30min；S4
‑
3中第三溶液注入速度为1mL/min，第四溶液反应时搅拌转速为500rpm，加热反应温度为40℃，加热反应时间为20h；S4
‑
4中清洗使用的溶液为四氢呋喃，清洗次数为3次，清洗后烘干为80℃。
[0015]上述方法得到的铁修饰的NU
‑
1000光芬顿催化材料，重点应用在废水中磺胺类抗生素的催化分解，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铁修饰的NU
‑
1000催化材料的制备方法，其特征在于，按如下步骤进行：S1、制备NU
‑
1000
‑
BA：S1
‑
1、将ZrOCl2·
8H2O、苯甲酸和DMF混合，进行超声溶解，并加热反应得到第一溶液，加热反应结束后第一溶液冷却至室温加入H4TBAPy进行配体反应，配体反应结束后进行二次加热反应；S1
‑
2、二次加热反应产物进行超声离心得到沉积物，将沉积物浸泡在DMF中，浸泡完成后烘干得到干燥的NU
‑
1000
‑
BA材料；S2、制备NU
‑
1000
‑
AC：S2
‑
1、将S1得到的NU
‑
1000
‑
BA和DMF混合，再加入盐酸发生活化反应；S2
‑
2、反应后的溶液先用DMF清洗，再用丙酮清洗，清洗结束后得到NU
‑
1000
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AC；S3、制备NU
‑
1000
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TPY：S3
‑
1、将S2得到的NU
‑
1000
‑
AC溶解于DMF中，再加入TPY
‑
COOH，在搅拌条件下反应；S3
‑
2、S3
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1反应得到的产物先用DMF清洗，再用丙酮清洗，清洗结束后得到NU
‑
1000
‑
TPY；S4、制备NU
‑
1000
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Fe：S4
‑
1、将NU
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1000
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TPY溶解于四氢呋喃中，制得第二溶液；S4
‑
2、将氯化亚铁粉末加入到另一份四氢呋喃中，混合后进行超声溶解，制得均一的第三溶液；S4
‑
3、将第三溶液在无氧条件下注入到第二溶液中混合得到第四溶液，第四溶液在搅拌条件下加热反应；S4
‑
4、用四氢呋喃清洗S4
‑
3加热反应后产物，清洗结束后烘干，得到NU
‑
1000
‑
Fe，即铁修饰的NU
‑
1000催化材料。2.根据权利要求1所述的铁修饰的NU
‑
1000催化材料的制备方法，其特征在于，S1
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1中ZrOCl2·
8H2O、苯甲酸、DMF和H4TBAPy用量比为0.06mmol：44.2mmol：20ml：0.17mmol。3.根据权利要求1或2所述的铁修饰的NU

【专利技术属性】
技术研发人员：李响，王博，冯霄，李永建，辛宝平，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：