[发明专利]一种罗丹宁功能化MOFs吸附剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于水体中重金属污染物吸附剂技术领域，提供了一种罗丹宁功能化MOFs吸附剂及其制备方法和应用；该吸附剂包括UiO‑66类MOFs基体和修饰罗丹宁基团。该UiO‑66类MOFs基体具有比表面积大、孔隙率高、结构稳定、表面易修饰等优点，所述罗丹宁基团与UiO‑66类MOFs基体可以通过含罗丹宁基团的化合物与UiO‑66类MOFs基体的Zr‑O簇配位结合；或通过含罗丹宁基团的化合物与UiO‑66类MOFs基体的氨基酰胺化结合，将罗丹宁基团修饰在Zr‑MOFs表面，实现对水体金属银的高选择性吸附。

技术领域

本发明属于水体中重金属污染物吸附剂的技术领域，具体涉及一种罗丹宁功能化MOFs吸附剂及其制备方法和应用。

背景技术

工业废水中存在着大量的银离子，如果不对它进行处理，将对生态环境和人体健康造成严重的影响。况且，银是一种具有较高市场价值的贵重金属，回收废水中的银离子也能够获得一定的经济收益。吸附法是去除水体中银离子最常用的方法之一，具有成本低、效率高、操作简单等优点。传统的吸附材料，如活性炭、二氧化硅、碳纳米管等在复杂的实际废水处理中存在吸附容量低、吸附速率慢、选择性吸附能力差等缺点。因此，研究设计一种能够稳定、高效及高选择性吸附银离子的材料具有十分重要的意义。

金属有机骨架材料(Metal-organic Framework，MOFs)，是一类由金属离子或金属簇与有机配体通过配位键自组装形成的具有周期性无限网络结构的新型晶态多孔材料。虽然大量的实验研究表明MOFs对气体分子、染料、药物，甚至是有机物的同分异构体有特殊的选择吸附和分离能力，但是大多数的MOFs材料在水溶液中稳定性较差，这极大地限制了其在废水处理方面的应用；并且，对于吸附分离金属离子，由于MOFs缺少多余的配位点，导致其对外界的金属离子的吸附作用很弱，极大限制了MOFs作为金属吸附剂的应用，而且由于大部分金属离子的半径都十分相近，故不能通过孔尺寸优势对金属离子进行有效的吸附分离。例如，2015年，Cheng等[Cheng X,Liu M,Zhang A F,et al,Nanoscale,2015,7,9738-9745]用巯基修饰MIL-53(Al)，成功合成巯基功能化的MIL-53(Al)，具有吸附金属Ag(I)的能力，但其存在吸附容量低、吸附速率慢、选择性差的弊端，而且水稳定性不好限制了其重复利用能力。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种罗丹宁功能化MOFs吸附剂及其制备方法和应用，本发明提供的罗丹宁功能化MOFs吸附剂吸附容量高、吸附速度快且对银离子具有高选择吸附性。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供了一种罗丹宁功能化MOFs吸附剂，包括UiO-66类MOFs基体和修饰罗丹宁基团。

优选的，所述UiO-66类MOFs基体包括UiO-66或UiO-66-NH₂。

本发明提供了上述技术方案所述罗丹宁功能化MOFs吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将ZrCl₄的有机溶液与羧酸类有机配体混合，得到MOFs合成料液；

(2)将所述步骤(1)得到的MOFs合成料液与罗丹宁酸混合，进行水热反应，得到罗丹宁功能化MOFs吸附剂。

优选的，所述步骤(1)中羧酸类有机配体包括对苯二甲酸或2-氨基对苯二甲酸；

所述步骤(2)罗丹宁酸包括罗丹宁-3-乙酸或罗丹宁-3-丙酸；

所述步骤(2)罗丹宁酸与MOFs合成料液中ZrCl₄、羧酸类有机配体的摩尔比为0.1～10:1:1；

所述步骤(2)中水热反应的温度为110～150℃，时间为24～72h。