[发明专利]一种超重力法金属有机配体掺杂氨基酸复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种超重力法金属有机配体掺杂氨基酸复合材料及其制备方法。先制备氯化锆溶液，记为溶液A；再制备对苯二甲酸溶液，再将氨基酸溶于对苯二甲酸溶液中，记为溶液B；然后将溶液A加入溶液B中的同时进行磁力搅拌，再向上述混合溶液中加入冰醋酸，再转入离心管中，控制温度在20‑70℃，以8000～10000rmp/min和500‑1000W的超快转速下反应20～40min后即可得到超重力法金属有机配体掺杂氨基酸复合材料。该材料晶体颗粒较常规水热所合成的晶体颗粒更为细小，颗粒均匀度较高，其BET比表面积高，约在1400～1600m²/g。同时，可实现氨基酸掺杂比例可控的优势，进而提高材料对染料类的吸附容量和选择性。

技术领域

本发明属于新型功能材料领域，具体涉及等多级孔金属有机框架材料及其制备方法。

背景技术

近年来，金属有机框架(MOFs)材料作为一类新兴的纳米级多孔材料，研发出高效绿色环保及低成本的材料是工业发展及应用的重要组成部分。现如今对污水中有机染料降解以及重金属离子沉降，已经成为水污染治理和防护中迫在眉睫的问题。而MOFs结构由于其含有纳米级地孔道及孔笼结构，同时又具有结构多样易调控的性质，同时其中心的金属离子提供大量活性位点而受到关注。但现有的MOFs易受酸碱环境及高温高压的影响，容易出现不同程度的坍塌，水中易溶解，选择性吸附弱以及合成时间长，晶型不均一等缺陷，因而影响到了MOFs的实际应用。

发明内容

本发明针对现有技术的不足而提供一种超重力法金属有机配体掺杂氨基酸复合材料及其制备方法，可将高浓度氨基酸与Zr⁴⁺配位，制备出金属有机配体掺杂氨基酸复合材料，使复合材料在吸附污水中的染料时具有高吸附量和选择性吸附。同时利用超重力法合成，可以大幅度提升了反应速度，而且提高材料对染料的吸附容量和选择性吸附。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种超重力法金属有机配体掺杂氨基酸复合材料制备方法，包括如下步骤：

(1)氯化锆溶液的制备：将氯化锆溶解分散在N,N-二甲基甲酰胺DMF溶剂中，即可得到氯化锆溶液，记为溶液A；

(2)对苯二甲酸溶液的制备：将对苯二甲酸溶于N,N-二甲基甲酰胺DMF溶剂中，使其充分溶解，即得到对苯二甲酸溶液，再将氨基酸溶于对苯二甲酸溶液中，记为溶液B；

(3)复合材料的制备：将溶液A加入溶液B中的同时进行磁力搅拌，再向上述混合溶液中加入冰醋酸，然后将整个混合液体转入离心管中，控制温度在20～70℃，以8000～10000rmp/min和500～1000W超快转速反应20～40min后即可得到超重力法金属有机配体掺杂氨基酸复合材料。

作为方案的进一步优选，所述步骤(1)中氯化锆与DMF溶剂的配比为每1mol氯化锆加入15～40LDMF溶剂。

作为方案的进一步优选，所述步骤(2)中对苯二甲酸与氯化锆的摩尔比在1～4:1。

本发明的步骤(1)和步骤(2)中溶解均采用磁力搅拌，速度为300～500rmp/min。

本发明中加入氨基酸的浓度为0.2～0.7mol/L。

作为方案的进一步优选，所述步骤(3)中冰醋酸的加入量为每1mol氯化锆加入1～2L冰醋酸。

本发明的原理：主要利用超重力场的高强度传质将高浓度氨基酸溶液用于制备金属有机配体掺杂氨基酸复合材料，以提升晶体的生长速度和氨基酸的可控性掺杂。超重力常具有高强度的传质能力，能将高浓度氨基酸溶液与DMF溶液混合均匀，并使其与Zr金属发生配位；同时，金属配位后的物质在超重力场中被迅速成核且产生相分离，能得到氨基酸掺杂可控修饰的金属有机骨架复合材料。