氨基酸共价接枝环糊精-金属有机框架材料及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种氨基酸共价接枝环糊精

【技术实现步骤摘要】
氨基酸共价接枝环糊精
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金属有机框架材料及其应用


[0001]本专利技术涉及吸附材料制备
，特别涉及一种氨基酸共价接枝环糊精
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金属有机框架材料及其应用。

技术介绍

[0002]近年来，金属有机骨架材料是近年来发展较快且受到广泛重视的多孔材料。与传统的多孔材料相比，这种由有机配体和无机金属组成的多孔材料具有以下显著的特点：（1）具有高比表面积；（2）通过改变金属离子与有机配体的种类，可以方便灵活地调控其内部孔道结构及表面功能化基团；（3）具有很高的空隙率和开放的骨架结构，完全暴露在表面/孔道的金属离子和有机配体可以提供100 %的利用率。这些性能优势使得这类新型多孔材料在吸附领域显现出极大的发展潜力。
[0003]目前，去除体系中重金属的方法有化学沉淀法、离子交换法、吸附法和反渗透法，这些方法可能对体系造成二次污染、效率不高或对低浓度金属离子去除效果差。吸附法是其中一种简便经济又环保的处理方法，但寻找一种适合体系且高效环保的吸附剂是核心问题。
[0004]环糊精
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金属有机框架衍生自环糊精和碱金属阳离子，构成一类多孔可再生和可食用的绿色金属有机框架材料，其扩展结构显示出强大的结晶度、永久孔隙率和优异的生物相容性。由于其扩展的多孔骨架能够吸附客体分子，包括气体、药物、基于金属的纳米簇和纳米颗粒，因此环糊精
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金属有机框架在金属纳米颗粒和凝胶的模板合成、吸附和分离、捕获高活性中间体、催化剂载体、传感、电记忆、药物输送以及食品等领域具有潜在的应用前景。但环糊精有机框架对重金属选择性吸附不高，水稳定性不好。
[0005]油脂中的重金属去除较为困难，通常利用活性炭、白土等吸附处理，处理效果有限。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种氨基酸共价接枝环糊精
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金属有机框架材料及其应用，能高效吸附重金属，吸附容量高，除重金属效果好，可重复利用，稳定性好。
[0007]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种氨基酸共价接枝环糊精
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金属有机框架材料，通过以下方法制备而得：（1）将氨基酸和氢氧化钾溶于水中，在40
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80℃下搅拌孵育20min
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2h，获得第一混合液；再将第一混合液与环糊精水溶液等体积混匀得，到第二混合液，其中环糊精和氢氧化钾的摩尔比为1:8，环糊精和氢氧化钾的摩尔比1:8，才能形成MOF；（2）将第二混合液过滤（优选0.45μm膜），滤液放置于醇气体气氛中或加入醇溶液中，预处理后，室温静置至晶体长出，离心（优选10000rpm离心5min），沉淀洗涤后干燥（优选甲醇洗涤3次后，60℃真空干燥12h），得到氨基酸共价接枝环糊精
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金属有机框架复合材料。
[0008]本专利技术在继承金属有机框架的多孔结构的基础上，结合并利用氨基酸上的官能
团，合成一种氨基酸共价接枝环糊精
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金属有机框架复合材料，应用于修复重金属污染的水体中；解决了环糊精
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金属有机框架合成速度慢、对重金属吸附效率不高以及水不稳定性的问题。
[0009]作为优选，步骤（1）中，所述氨基酸选自L
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酪氨酸、天门冬氨酸、半胱氨酸中的一种或多种；氨基酸与氢氧化钾的摩尔比为1:1
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1:5。
[0010]作为优选，步骤（1）中，第一混合液中氢氧化钾浓度为0.1
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0.8mol/L。
[0011]作为优选，步骤（1）中，环糊精水溶液中环糊精浓度为0.025
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0.1mol/L，所述环糊精包括α
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环糊精、β
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环糊精、γ
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环糊精。
[0012]作为优选，步骤（2）中，所述的醇气体气氛或醇溶剂的醇选自甲醇、乙醇中的一种或两种，当将滤液加入醇溶剂中形成第二混合液
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醇混合液后，第二混合液
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醇混合液中醇的体积浓度为30
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40%。
[0013]作为优选，步骤（2）中，所述预处理选自溶剂热处理、超声波处理、微波处理一种或几种的组合；所述溶剂热处理的温度40
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60℃，时间12
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24h；所述超声波处理超声频率30
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40kHz，超声时间1
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4h，超声时温度控制为40
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60℃；所述微波处理的微波功率为400
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600W，微波时间5
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20min，微波处理时温度控制为50
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90℃。
[0014]步骤（2）中，向预处理后的第二混合液中加入尺寸调节剂，尺寸调节剂选自聚乙二醇（PEG）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、甲醇的一种或多种的组合；其中聚乙二醇的用量为环糊精物质的量的0.01
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0.1倍（优选0.03倍），聚乙烯吡咯烷酮的用量为环糊精物质的量的0.005
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0.05倍（优选0.01倍），甲醇的用量为第二混合液体积的15%
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50%，优选20%。
[0015]氨基酸共价接枝环糊精
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金属有机框架材料在制备重金属吸附剂中的应用，氨基酸共价接枝环糊精
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金属有机框架材料吸附有机液体中的重金属时，添加量为0.1
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2g/L，优选的添加量为0.5
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1g/L。在25℃、300rpm条件下进行吸附，对镉、铬和砷吸附效果更加显著且更为经济。氨基酸共价接枝环糊精
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金属有机框架材料在水中溶解崩解无法发挥吸附重金属的作用，而该材料在有机体系中稳定，顾该材料特别适用于有机体系中重金属的去除，由于该材料安全环保易于回收，特别适用于食品用油脂中的重金属去除，比如南极磷虾油、花生油、菜籽油、棕榈油等。所述的重金属离子为镉、汞、铬、砷、铅，但不限于这5种重金属。
[0016]氨基酸共价接枝环糊精
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金属有机框架衍生碳材料，将所述的氨基酸共价接枝环糊精
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金属有机框架材料在空气或氮气中煅烧进行碳化，得到氨基酸共价接枝环糊精
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金属有机框架衍生碳材料，所述煅烧条件为：以0.5
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5℃/min的速度升温至200
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500℃，煅烧2
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5h。当升温速率控制在0.5
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5℃/min的范围下，有机气体得以缓慢释放，从而使氨基酸共价接枝环糊精
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金属有机框架能得以保持，并能够获得具有较大比表面积(11.4m2/g)和大量纳米孔径(2.3nm)的碳材料，此外，也能使含氧官能团得以大量留存下来。本专利技术通过将氨基酸共价接枝环糊精
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金属有机框架炭化，使得其在水中结构稳定，能有效去除水中的重金属且本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于有机液体重金属脱除的氨基酸共价接枝环糊精
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金属有机框架材料，其特征在于，所述材料按如下步骤制备得到：（1）将氨基酸和氢氧化钾溶于水中，在40
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80℃下搅拌孵育20min
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2h，获得第一混合液；再将第一混合液与环糊精水溶液等体积混匀，得到第二混合液；（2）将第二混合液过滤，滤液放置于醇气体气氛中或加入醇溶剂中，预处理后，室温静置至晶体长出，离心，沉淀洗涤后干燥，得到氨基酸共价接枝环糊精
‑
金属有机框架复合材料。2.根据权利要求1所述的氨基酸共价接枝环糊精
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金属有机框架材料，其特征在于，步骤（1）中，所述氨基酸选自L
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酪氨酸、天门冬氨酸、半胱氨酸中的一种或多种；氨基酸与氢氧化钾的摩尔比为1:1
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1:5。3.根据权利要求1所述的氨基酸共价接枝环糊精
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金属有机框架材料，其特征在于，步骤（1）中，第一混合液中氢氧化钾浓度为0.1
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0.8mol/L。4.根据权利要求1所述的氨基酸共价接枝环糊精
‑
金属有机框架材料，其特征在于，步骤（1）中，环糊精水溶液中环糊精浓度为0.025
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0.1mol/L，所述环糊精包括α
‑
环糊精、β
‑
环糊精、γ
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环糊精。5.根据权利要求1所述的氨基酸共价接枝环糊精
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金属有机框架材料，其特征在于，步骤（2）中，所述的醇气体气氛或醇溶剂的醇选自甲醇、乙醇中的一种或两种，当将滤液加入醇溶剂中形成第二混合液
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醇混合液后，第二混合液
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醇混合液中醇的体积浓度为30
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40%。6.根据权利要求1所述的氨基酸共价接枝环糊精
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金属有机框架材料，其特征在于，步骤（2）中，所述预处理选自溶剂热处理、超声波处理、微波处理一种或几种的组合；所述溶剂热处理的温度40
‑
60℃，时间1...

【专利技术属性】
技术研发人员：相兴伟，丁信琪，秦磊，朱士臣，陈慧，刘书来，李铁军，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：