[发明专利]双金属有机骨架衍生多孔炭及其制备方法和用途

说明书

本发明提供了一种双金属有机骨架衍生多孔炭及其制备方法和用途。将特定比例的金属盐A和有机配体溶解于有机溶剂中反应，经后处理得到金属有机骨架A；特定比例的金属有机骨架A与金属盐B在水中超声、加热反应，干燥得到的固体在惰性气体气氛下热解碳化，得到双金属有机骨架衍生多孔炭。本发明提供的双金属有机骨架衍生多孔炭制备方法简单可行，重现性高，制得的双金属有机骨架衍生多孔炭疏松多孔但骨架结构完整，有助于提高吸附作用；可以用于去除水体中重金属污染物。

技术领域

本发明涉及污水中重金属处理领域，特别涉及对污水中重金属污染物进行还原、吸附的金属有机骨架衍生多孔碳。

背景技术

随着近几十年来工业化进程的不断加快和农业技术化程度的加深，重金属被排入到江河湖海中，对环境产生日趋严重的影响，重金属污染已经成为一个重要且广受关注的世界性问题。

我国重金属水污染问题十分突出，江河湖库底质的污染率达80.1％。由于大部分重金属毒性大、在环境中不易被分解，因此是对水体污染危害极大的一种污染物。重金属极难降解，水体中重金属除了离子形态外，其他形态，例如以硫酸盐、碳酸盐、硫化物、氢氧化物等溶解度都比较小，易在水中形成沉淀。而形成的沉淀对环境危害更大，当水体环境产生变化时，重金属很容易再次溶解，对环境产生二次危害。重金属不仅威害水生动植物的生存环境，还会通过食物链等方式进入人体，对人体健康造成危害。当重金属进入食物链之后，会分布于生态系统的各个环节，对整个生态系统造成损害。

其中，重金属铬由于危害大、来源广泛，价态多样并且无法实现价态自然转化，而受到越来越多的关注。

目前，重金属的处理方式主要电化学法、吸附法、光催化法、膜分离法、生物降解法、化学还原法等。电解法操作简单，去除重金属性能好，占地面积小，但在运行过程中会消耗大量阳极极板和电量，泥渣可能会造成二次污染等情况；生物降解和光催化法降解过程十分缓慢；化学还原法成本消耗高，难以广泛应用。相比之下，吸附法具有操作简单，成本低廉,效率高，能广泛应用等特点，是除去水体重金属污染物的合适方法。

目前用为吸附剂的材料有很多种，例如活性炭、碳纳米管、离子交换树脂等。然而，碳纳米管生产成本高，难以大规模应用；活性炭再生困难，难以重复利用；金属氧化物和离子交换树脂等材料比表面积小，吸附效果不理想。并且，目前的吸附剂大多仅具有吸附功能，无法消除或降低重金属的毒性。

因此，仍有必要继续开发吸附效果好、成本低、能够重复利用的新型材料，作为除去水体中重金属污染物的吸附剂。

发明内容

为了解决上述问题，本发明人进行了锐意研究，结果发现：具有特定比例的异价态双金属有机骨架衍生多孔炭材料具有良好的吸附作用和还原作用，可以用于去除水体中重金属污染物。通过将特定比例的金属盐A和有机配体在有机溶剂中反应制得金属有机骨架A，再与特定比例的金属盐B在水中超声、加热反应，热解碳化得到的固体，制得双金属有机骨架衍生多孔炭。该方法容易控制，重现性高，制得的双金属有机骨架衍生多孔炭稳定性高，从而完成了本发明。

本发明的目的在于提供以下方面：

第一方面，本发明提供了一种双金属有机骨架衍生多孔炭的制备方法，该方法包括以下步骤：

1)将金属盐A、有机配体溶解于有机溶剂中，反应温度在130～200℃之间，反应10～20h后，经后处理得到金属有机骨架A；

2)金属盐B溶解于水中，加入步骤1)制得的金属有机骨架A，超声，脱水，得到双金属有机骨架A/B；

3)将步骤2)得到的双金属有机骨架A/B在惰性气体气氛下热解碳化，冷却后得到双金属有机骨架衍生多孔炭。

第二方面，本发明提供了上述方法制得的双金属有机骨架衍生多孔炭，其特征在于，

所述多孔炭在XRD图谱中具有如下表征：