[发明专利]Fe3O4@SiO2@Zr-MOF的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种Fe₃O₄SiO₂Zr-MOF的制备方法及其对2-硝基-1,3-苯二酚吸附方面的应用。

背景技术

MOF材料是近几十年来发展的一种金属-有机框架材料，可用于气体吸附、有机物吸附、重金属离子吸附、催化、药物释放等领域。2012年，黄玉婷等人研究了Zr-MOF类型材料在CO₂吸附和CO₂/N₂选择性吸附。2014年，何琴琴等人研究了PANI/N-K₂Ti₄O₉/Zr-MOF的光催化性能，GregoryW.Peterson研究了Zr-MOF-NH2对毒气的去除能力。HeQinqin研究了Zr-MOF对染料罗丹明B的吸附性能。Zr-MOF在气体吸附，催化等领域都有应用，但是与磁性粒子复合后应用在对有机物分子的吸附上非常少见。

发明内容

本发明的目的是制备一种具有较厚MOF层和好的磁响应性的磁性杂化粒子Fe₃O₄SiO₂Zr-MOF，并用这种杂化粒子对2-硝基-1,3-苯二酚进行吸附性能研究，该杂化粒子稳定性好、易分离。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种Fe₃O₄SiO₂Zr-MOF的制备方法，步骤如下：

（1）将氯化锆、对苯二甲酸溶入DMF中制成混合溶液；

（2）在水热的条件下，将Fe₃O₄SiO₂磁性粒子和步骤（1）制得的混合溶液封入反应釜中，加热至105~135℃，维持此温度24h，然后降至室温，经磁分离、洗涤得到初产物；

（3）将步骤（2）得到的初产物替换步骤（2）中的Fe₃O₄SiO₂磁性粒子重复步骤（2）的操作，循环3~5次后干燥得到目标产物。

所述步骤（1）混合溶液中氯化锆的浓度为1.4~3g/L。

所述步骤（1）混合溶液中对苯二甲酸的浓度为1~2g/L。

所述步骤（2）中以混合溶液的体积为基准，Fe₃O₄SiO₂磁性粒子的加入量为2~5g/L。

利用Fe₃O₄SiO₂Zr-MOF的制备方法制备得到的Fe₃O₄SiO₂Zr-MOF在2-硝基-1,3-苯二酚吸附方面的应用。

本发明的有益效果：本发明制得的Fe₃O₄SiO₂Zr-MOF具有三明治结构，内核四氧化三铁起到对外磁场响应达到磁分离的目的，外层多孔Zr-MOF起到有效吸附水体系中有机污染物的作用，中间是二氧化硅层既起到了保护四氧化三铁的作用，又起到了桥连四氧化三铁和Zr-MOF的作用。基于外层Zr-MOF材料孔结构的特点，又具有高的热稳定性和优异的抗水、抗酸碱性能，它对水体中的酚类有机污染物具有优良的吸附性能，结合四氧化三铁具有超顺磁性，因此该发明四氧化三铁/二氧化硅/Zr-MOF（Fe₃O₄SiO₂Zr-MOF）可以对有机染料进行磁分离处理，且分离效果较好，操作简便易行，从而使得四氧化三铁/二氧化硅/Zr-MOF在水体中污染物处理领域具有潜在的应用。Fe₃O₄SiO₂Zr-MOF具有磁响应性好，稳定性好，Zr-MOF层厚度可调等优点。所述方法是一种简单、快速的磁性MOF多孔材料的制备方法，原料成本低廉，具备产业化优势。

附图说明

图1为实施例1的Fe₃O₄SiO₂Zr-MOF与Fe₃O₄标准卡片和Zr-MOF的XRD对照图。