[发明专利]一种微波合成法制备类印迹MOF吸附剂及其应用

说明书

本发明公开了一种微波合成法制备类印迹MOF吸附剂及其应用。其制备方法是先按现有方法水热合成MOF(Fe)；然后将MOF(Fe)与印迹分子置于不锈钢球磨罐中进行球磨；球磨完成后，将球磨得到的固体颗粒均匀分散至乙醇溶剂当中，然后将其转移至微波辅助合成仪当中进行配体置换反应；反应结束后进行离心收集，再将其置于乙醇水溶液中水浴活化；最后清洗离心再干燥得到类印迹MOF吸附剂。本发明利用球磨使印迹分子能均匀分散在MOF的骨架中并使MOF产生晶格缺陷，然后通过微波所产生的高能实现后配体置换，产生印迹功能，达到对具有印迹分子类似结构香料的强效吸附作用。

技术领域

本发明属于多孔晶体材料领域，尤其涉及一种微波合成法制备类印迹MOF吸附剂及其 应用。

背景技术

目前，在我国食品加香以及卷烟加香行业当中，消费者逐渐对各类产品提出了更高的要 求，如含有特殊香味或者香味丰富的食品及卷烟。这同样也给香精香料行业带来了挑战与发 展。而如何实现对香料分子的高效储香是香精香料行业需要不断探索完善的问题。在众多储 香方法当中，吸附法是目前最具工业前景的一种方法，它以多孔材料为储香材料，利用材料 的孔隙结构和表面性质实现与香料分子之间的吸附储香作用。该方法的核心在于吸附剂材料 的选择与设计，而传统的吸附剂材料(如活性炭、硅胶、沸石分子筛、大孔吸附树脂等)一般 比表面积较小，改性难度大。因此设计一种比表面积较大、改性容易并能对某一种类香料都 能够产生强效吸附的吸附剂材料是香精香料行业目前亟待解决的问题。

金属有机骨架材料(MOFs)作为一种新型吸附剂，是指由金属阳离子或金属簇与功能化有 机配体通过自组装形成的具有三维周期网状结构的有机-无机杂合新型超高分子多孔材料。近 年来，MOFs因其具有较高的比表面积、可调的孔隙结构和表面性质广泛被应用于吸附分离 研究当中。在MOFs中引入印迹分子能够精细调控MOFs孔隙结构以及表面性质，并且选用 多种印迹分子分别印迹，均可实现对香料分子的强效吸附储香。

发明内容

本发明针对目前香精香料行业中吸附储香的问题，提供一种对香料强效吸附的新型类印 迹MOF吸附剂及其制备方法与应用。利用球磨使印迹分子均匀分散在MOF的骨架中并使其 产生一定的晶格缺陷，从而暴露出部分金属位点。然后通过微波所产生的高能使得暴露出的 金属位点与印迹分子进行配位，使得印迹分子在微波合成过程中置换出一部分有机配体，达 到印迹目的。通过控制印迹分子的添加量，球磨时间与频率，微波合成温度，辐射功率以及 反应时间来有效制备类印迹MOF吸附剂，实现对具有印迹分子类似结构香料的强效吸附。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种新型类印迹MOF(Fe)吸附剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)MOF材料制备：将Fe(NO₃)₃·9H₂O于容器中，加水进行溶解，在搅拌条件下加入均苯三酸，Fe(NO₃)₃·9H₂O与均苯三酸的摩尔比为1:0.6～0.8，充分混合后，依次加入HF 和HNO₃得到悬浮液；再将悬浮液转移至高压反应釜中高温反应，反应结束后，清洗离心再 烘干得到MOF(Fe)；

(2)印迹MOF吸附剂的制备：步骤(1)得到的MOF(Fe)与印迹分子按照摩尔比为1:0.1～0.7置于不锈钢球磨罐中，并放置直径不同的不锈钢球磨钢珠进行球磨反应，球磨时间为 20～50min，球磨频率30～50Hz；将球磨得到的固体颗粒均匀分散在20mL乙醇溶剂中，再 将其置于微波辅助合成仪当中，反应温度为100～150℃，辐射功率为500～900W，反应时间 为30～60min；反应完成后将其置于乙醇水溶液中80～90℃水浴3～12h，最后进行离心烘干得 到类印迹MOF吸附剂。所述的印迹分子为含氮类香料、羧酸类香料或醛类香料。