一种铁基MOF材料及其制备方法和用途技术

本发明专利技术适用于废水处理技术领域，提供了一种铁基MOF材料及其制备方法和用途，铁基MOF材料的制备方法包括以下步骤：步骤S1：将化合物六水三氯化铁和对苯二甲酸发生反应，制备MOF

【技术实现步骤摘要】
一种铁基MOF材料及其制备方法和用途


[0001]本专利技术属于废水处理
，尤其涉及一种铁基MOF材料及其制备方法和用途。

技术介绍

[0002]由于城市化和工业化的持续快速增长，每年统计有超过4,500吨染料和其他染料浓度高的污染物被排放到水道中，这导致了环境和健康问题。因此，从废水中去除染料的技术被人们极为重视。
[0003]金属有机框架，也称为配位网络或聚合物，是一类由金属离子或簇作为节点和有机单元通过配位键连接组成的三维晶体结构。由于其优异的材料性质，如高比表面积、可调节结构和热稳定性，一些金属有机骨架也被证明可用于染料吸附并具有不同的吸附性能。MOF
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235(Fe)作为一种无毒且水稳定的金属有机骨架材料，具有多个芳香环，由于染料与金属有机骨架之间存在强疏水相互作用，金属有机骨架被广泛证明有利于吸附具有派
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派结构的染料。MOF
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235(Fe)具有许多芳香环，因此有利于吸附具有派
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派结构的染料。由于其良好的化学稳定性、明确的形态和具有视觉吸引力的结构，MOF
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235(Fe)具有作为一种有效的染料去除吸附剂的潜力。然而，虽然前期研究对MOF
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235(Fe)吸附甲基橙的能力进行了研究，并确定其最高甲基橙吸附量为477mg/g，但是至今为止，通过碳化处理MOF
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235(Fe)从未被尝试过应用于染料吸附。为此我们提出一种铁基MOF材料及其制备方法和用途。
专利
技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种铁基MOF材料及其制备方法和用途，旨在解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种铁基MOF材料的制备方法，包括以下步骤：
[0007]步骤S1：将化合物六水三氯化铁和对苯二甲酸发生反应，制备MOF
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235(Fe)；
[0008]步骤S2：将MOF
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235(Fe)在氮气氛围下发生碳化，制备目标产物碳化MOF
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235(Fe)。
[0009]进一步的，所述步骤S1中，六水三氯化铁和对苯二甲酸的摩尔比为4:3，对完全溶解的六水三氯化铁和对苯二甲酸溶液进行超声处理1h。
[0010]进一步的，所述步骤S1中，在反应温度为70℃的条件下对反应物进行搅拌。
[0011]进一步的，所述步骤S1中，反应溶剂为N,N
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二甲基甲酰胺和无水乙醇的混合溶液，N,N
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二甲基甲酰胺和无水乙醇的比例为3:1。
[0012]进一步的，所述步骤S2中，碳化升温速度为2℃/min，升温至350℃后停止升温。
[0013]进一步的，所述步骤S2中，反应时间为升至目标温度后保持2h；碳化结束后自然冷却到室温。
[0014]进一步的，所述步骤S2中，采用管式炉对MOF
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235(Fe)进行升温碳化处理。
[0015]一种铁基MOF材料，所述铁基MOF材料由铁基MOF材料的制备方法制备得到。
[0016]一种铁基MOF材料的用途，所述铁基MOF材料用于吸附废水中的染料。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0018]本专利技术将合成后的MOF
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235缓慢升温至350℃进行碳化，将其控制在材料中的有机物和水分挥发，而金属有机骨架结构又没有发生崩塌的特殊状态，在这个状态下的金属有机骨架材料的颗粒孔道数会显著增加，经过碳化处理后的MOF
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235比表面积显著提升，颗粒形貌发生改变，能够明显提升材料对染料分子的吸附性能。本专利技术通过简便的制备工序，合成了一种具有高效吸附甲基橙染料分子的金属有机骨架材料，在减少环境污染的领域具有较大的应用价值。
附图说明
[0019]图1为原始MOF
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235(Fe)的结构图。
[0020]图2为碳化MOF
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235(Fe)合成步骤图。
[0021]图3为MOF
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235(Fe)的TG图。
[0022]图4为MOF
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235(Fe)和碳化MOF
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235(Fe)的扫描电子显微镜成像图(图4(a)为MOF
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235(Fe)的扫描电子显微镜成像图；图4(b)为碳化MOF
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235(Fe)的扫描电子显微镜成像图)。
[0023]图5为MOF
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235(Fe)和碳化MOF
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235(Fe)的X射线衍射图。
具体实施方式
[0024]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0025]以下结合具体实施例对本专利技术的具体实现进行详细描述。
[0026]本专利技术一个实施例提供的一种铁基MOF材料的制备方法，包括以下步骤：
[0027]步骤S1：将化合物六水三氯化铁和对苯二甲酸发生反应，制备MOF
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235(Fe)；
[0028]步骤S2：将MOF
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235(Fe)在氮气氛围下发生碳化，制备目标产物碳化MOF
‑
235(Fe)。
[0029]作为本专利技术的一种优选实施例，所述步骤S1中，六水三氯化铁和对苯二甲酸的摩尔比为4:3，对完全溶解的六水三氯化铁和对苯二甲酸溶液进行超声处理1h。
[0030]作为本专利技术的一种优选实施例，所述步骤S1中，在反应温度为70℃的条件下对反应物进行搅拌。
[0031]作为本专利技术的一种优选实施例，所述步骤S1中，反应溶剂为N,N
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二甲基甲酰胺和无水乙醇的混合溶液，N,N
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二甲基甲酰胺和无水乙醇的比例为3:1。
[0032]在本专利技术实施例中，制备MOF
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235(Fe)的具体操作为：步骤1：将六水三氯化铁和对苯二甲酸作为溶质，溶于溶剂N,N
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二甲基甲酰胺，六水三氯化铁和对苯二甲酸的摩尔比为4:3；N,N
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二甲基甲酰胺的体积为270mL；步骤2：将完全溶解的六水三氯化铁和对苯二甲酸溶液进行超声处理1h，将三氯化铁分子和对苯二甲酸分子均匀分散在溶液中；步骤3：超声处理完的溶液加入90mL无水乙醇；步骤4：将溶液转移到双层三口烧瓶中，进行恒温油浴加热处理，处理温度为70℃，处理时间为24h；步骤5：处理完成后通过抽滤得到橙黄色MOF
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235(Fe)固体颗粒，然后用体积比为1:5的N,N
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二甲基甲酰胺和无水乙醇的混合溶液进行四次洗涤。洗涤的目的为彻底洗去材料表面的杂质；步骤6：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铁基MOF材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：将化合物六水三氯化铁和对苯二甲酸发生反应，制备MOF
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235；步骤S2：将MOF
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235在氮气氛围下发生碳化，制备目标产物碳化MOF
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235。2.根据权利要求1所述的铁基MOF材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，六水三氯化铁和对苯二甲酸的摩尔比为4:3，对完全溶解的六水三氯化铁和对苯二甲酸溶液进行超声处理1h。3.根据权利要求2所述的铁基MOF材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，在反应温度为70℃的条件下对反应物进行搅拌。4.根据权利要求3所述的铁基MOF材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，反应溶剂为N,N
‑
二甲基甲酰胺和无水乙醇...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴韬，谢承睿，罗春林，
申请(专利权)人：宁波诺丁汉大学，
类型：发明
国别省市：