[发明专利]二茂铁基金属有机框架微球的制备及在金回收中的应用

说明书

本发明公开了一种二茂铁基金属有机框架微球的制备及金回收的应用。使用硝酸钴Co(NO₃)₂和1,1’‑二茂铁二甲酸分别作为金属节点与配体，使用聚乙烯吡咯烷酮作为表面活性剂以溶剂热法制备得到的微球材料。产物结果作为高效的吸附剂应用于对含多种金属离子的废水中金离子的选择性吸附还原，在不同金离子及其他金属离子浓度的废水中均表现出较好的回收效率，对金的回收效率可达1800mg/g，选择性超过99％。

技术领域

本发明属于资源回收技术领域的一种金属有机框架材料和应用，具体涉及二茂铁基金属有机框架(FMOF-Co)的制备和应用。

背景技术

金作为一种极为重要的贵金属资源，在材料加工和战略储备方面均具有非凡的意义，而金资源的获取仍然主要依靠矿物采集产出，随着富金矿脉逐渐被开采殆尽，现存矿脉中矿石的金含量不断降低，高纯度金的开采加工成本也在不断攀升，需要我们从其他途径获取金以满足在各领域内金资源需求。金具有良好的延展性及导电性，其在各类精密仪器元件中的应用较为广泛，但在元件使用寿命结束后，从废弃元件中对金的回收仍有着不小的挑战。目前广泛采取的回收手段为酸洗后逐步还原，预先使用强酸如王水将初步分离后的金属物溶解后，得到含有不同金属离子的酸液，而在各类元件的组成中，铜和镍的含量远远高于金的含量，通常其他金属的含量为金的数十至数百倍，这就使得在添加还原剂逐步还原非活泼金属时，需要对还原剂的用量及还原条件严格调控，否则便会引入大量的贱金属，致使最终收集得到的金纯度不足。因此，规模化的金回收工业中，目前对酸性废水中金离子具有较强选择吸附或还原性的材料有着十分迫切的需求。

金属有机框架作为近些年来一种广受关注的多孔材料，因其具有较高的比表面积和孔隙率，较好的稳定性高和易于修饰调整的结构，其在催化、分离、能源和生物领域均有着较强的应用前景。通过选择不同的金属节点和有机配体并调整制备条件，可以使金属有机框架的表面具有不同的电荷，而在含不同金属离子的酸液中，金离子以[Au(Cl)₄]^-负离子的形式存在，而其他金属以正离子的形式存在，使得金属有机框架的表面带有正电荷，即可实现对金离子的高效选择性吸附。同时，金属有机框架的配体也可以使用具有还原性的分子，如二茂铁及其衍生物等，其中的二价铁离子可以作为还原剂，实现对吸附在金属有机框架表面的金离子的原位还原，最终得到金单质。

发明内容

为解决背景技术中的问题，本发明中通过使用硝酸钴(Co(NO₃)₂和1,1’-二茂铁二甲酸(FDC)作为金属节点与配体，在表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的作用下，制备得到了一系列的二茂铁基金属有机框架微球(FMOF-Co)，并利用其二茂铁配体中二价铁的的正电性及还原性，实现对含不同金属离子的酸液中金离子的选择性吸附及还原。

本发明所采用的技术方案是：

一、一种二茂铁基金属有机框架微球：

使用硝酸钴Co(NO₃)₂和1,1’-二茂铁二甲酸(FDC)分别作为金属节点与配体，使用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为表面活性剂以溶剂热法制备得到的微球材料FMOF-Co。

所述微球材料的结构式为[Co₂(FDC)(OH)₂]_n；其中，由Co₂(FDC)(OH)₂构成不对称单元，每个不对称单元包含两个钴离子、一个FDC配体和一个羟基配体。

所述微球材料宏观呈球状，整个微球的直径在500-1000纳米之间通过改变反应条件进行调整。

所述材料为单斜晶系、C2/M空间群，体积为；晶胞的长宽高分别为晶胞的三个夹角分别为90.00°、97.52°、90.00°。

二、二茂铁基金属有机框架微球的制备方法，方法包括以下步骤：