[发明专利]一种水稳定三嗪基金属有机框架材料的制备方法及应用

说明书

本发明涉及一种水稳定三嗪基金属有机框架材料的制备方法，属于金属有机框架材料技术领域。所述方法为：将铋金属盐与三嗪基有机酸溶于有机溶剂中，采用溶剂热法制备，可得CAU‑7‑TATB，即Bi和2,4,6‑三(4‑羧基苯基)‑1,3,5‑三嗪构成的金属有机框架材料。本发明采用溶剂热的方法合成的三嗪基CAU‑7‑TATB具有良好的水稳定性，在水溶液中放置七天也不会发生结构的塌陷和金属的外泄；非常适用于重金属离子的吸附；而且这种CAU‑7‑TATB不需要进行后期修饰，利用三嗪基上的N原子，直接发挥吸附作用，对多种重金属离子都有良好的吸附效果，尤其是对铅离子的吸附具有优先、以及优异的选择性。

技术领域

本发明涉及金属有机框架材料技术领域，尤其涉及一种水稳定三嗪基金属有机框架材料的制备方法及应用。

背景技术

工业废水里的大量重金属离子(例如Cr³⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Mn²⁺和Pb²⁺)的泄露造成了严重的水体、土壤和食品污染，对环境造成破坏的同时，也时刻威胁着人体的健康。这些有毒的重金属离子，尤其是Pb²⁺，将会在大脑，肾脏及神经系统中富集，造成机体损伤和中去神经系统的功能紊乱。吸附作为一种常见的处理重金属离子的方法在近些年得到了很好的发展，传统的吸附剂包括腐殖酸、碳吸附材料、大分子材料以及介孔二氧化硅等，虽然拥有丰富的孔道和可观的比表面积，但是其高消耗和较差的金属离子选择性一直是这类传统吸附剂的短板。

金属有机框架材料(MOFs)是由金属节点和有机配体连接起来的无线网络结构，由于其独特的孔道结构，较大的比表面积，丰富的可调节性和多样的功能基团而吸引了越来越多的目光，并有潜力作为一种新型的重金属吸附剂。然而，关于MOFs吸附重金属离子的报道并不多，一方面由于大多数MOFs材料的水稳定性较差，不耐酸碱；另一方面大多数MOFs材料作为新型重金属吸附剂需要在原来的基础上再次加入功能化基团，比如氨基，巯基和硫醚基等，步骤更加复杂。因此，有必要研究一种具有水稳性能的金属有机框架材料，以期实现对水体中重金属离子的高效和选择性吸附。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明旨在提供一种水稳定三嗪基金属有机框架材料的制备方法及应用。本发明的金属有机框架材料(CAU-7-TATB)以含三嗪基团的有机酸为配体，以铋盐为金属源，采用溶剂热的方法制备完成。这种金属有机框架材料具有良好的水稳定性能，是一种性能优异水的体中重金属离子的吸附剂。

本发明的目的之一是提供一种水稳定三嗪基金属有机框架材料的制备方法。

本发明的目的之二是提供水稳定三嗪基金属有机框架材料的应用。

为实现上述发明目的，本发明公开了下述技术方案：

首先，本发明公开了一种水稳定三嗪基金属有机框架材料的制备方法：将铋金属盐与三嗪基有机酸溶于有机溶剂中，采用溶剂热法制备，可得CAU-7-TATB，即Bi和2,4,6-三(4-羧基苯基)-1,3,5-三嗪构成的金属有机框架材料。

所述制备方法中，铋金属盐为硝酸铋、氯化铋、氧化铋、醋酸氧铋，优选为硝酸铋。

所述制备方法中，三嗪基有机酸为2,4,6-三(4-羧基苯基)-1,3,5-三嗪、三巯基均三嗪，优选为2,4,6-三(4-羧基苯基)-1,3,5-三嗪。

所述制备方法中，铋金属盐与三嗪基有机酸的摩尔比为1:(1-1.5)，优选为1：1.14。

所述制备方法中，有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和甲醇的混合物，混合物中，所述N,N-二甲基甲酰胺(DMF)与甲醇体积比为1：(1-1.5)，优选为1：1。