[发明专利]一种高效吸附重铬酸根及染料分子的阳离子型金属-有机框架材料及其制备方法和应用

说明书

一种高效吸附重铬酸根及染料分子的阳离子型金属‑有机框架材料的制备方法，包括：将配体H₄bdcbpCl₂和硝酸铜加入由去离子水和乙腈组成的混合液中，混合均匀后于反应釜中加热反应一段时间，得到绿色块状晶体，清洗，过滤，晾干，得到基于紫精类配体的阳离子型金属‑有机框架材料。本发明中的目标产物铜基阳离子型金属‑有机框架合成方便、廉价易得；具有正电荷骨架，正电荷均匀分布于骨架的氮原子上。目标产物具有良好的稳定性，可以高效、选择性地吸附重铬酸根和染料阴离子。本发明中涉及目标产物的制备方法简单、易操作、成本低，在化学传感与污水处理等领域有着潜在的应用价值。

技术领域

本发明涉及一例基于紫精类配体的阳离子型金属-有机框架材料的制备方法及其重铬酸根和阴离子型染料分子吸附方面的应用。

背景技术

金属-有机框架(Metal-Organic Frameworks,MOFs)是由金属离子/离子簇与有机配体以配位键组装形成的具有无限周期性的网络结构。MOFs材料具有表面积高，且孔径的大小、形状可调节以及孔隙表面的可功能化等特点，在气体储存和分离、发光、催化、化学传感、质子传导、生物医学等领域具有广泛的应用前景。MOFs材料基于配位化学与多孔材料化学发展而来的一类新兴多功能材料，材料中既含有有机成分又含有无机成分，使得MOFs的功能与结构更容易被设计和调控。MOFs材料在污染物吸附去除方向的应用是较早提出且被证实的一个应用领域，合理设计具有特定孔道环境与吸附性能的MOFs材料是当前该领域研究的热点。与传统的吸附材料活性炭等相比，MOFs材料具有结构可控、吸附效率高、吸附成本低等特点。

重铬酸根和阴离子型染料分子(即阴离子污染物)在污染物中占据重要位置。重铬酸根和阴离子型染料分子作为化学物质被广泛应用于工业生产，也给环境保护带来了极大的破坏。重铬酸根和阴离子型染料分子可以在人体内富集，并对人体产生致畸、致癌等危害。鉴于重铬酸根和阴离子型染料分子对人身体的危害，开发出能够去除环境中的重铬酸根和阴离子型染料分子的多孔MOFs材料将是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的具有良好稳定性的基于紫精类配体的阳离子型金属-有机框架材料及其制备方法与应用。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案具体如下：

一种基于紫精类配体的阳离子型金属-有机框架材料的制备方法，包括：将配体1,1′-bis(3,5-dicarboxyphenyl)-4,4′-bipyridinium dichloride(简写为H₄bdcbpCl₂)和硝酸铜加入由去离子水和乙腈组成的混合液中，混合均匀后于反应釜中加热反应一段时间，得到绿色块状晶体，清洗，过滤，晾干，得到基于紫精类配体的阳离子型金属-有机框架材料。

进一步的，所述H₄bdcbpCl₂和硝酸铜的摩尔比为1：5。

进一步的，所述水和乙腈的体积比为5：1。

进一步的，所述反应釜为聚四氟乙烯反应釜，所述加热温度为65℃，所述反应时间为4天。

本发明还提供了由上述合成方法制备的基于紫精类配体的阳离子型金属-有机框架。

本发明还提供了上述基于紫精类配体的阳离子型金属-有机框架材料在污染物去除中的应用。

进一步的，所述污染物去除是对环境中的重铬酸根离子进行的吸附去除。

进一步的，所述应用具体包括：向含有阳离子型金属-有机框架材料的溶液中加入待去除污染物重铬酸根，并通过液体紫外光谱检测重铬酸根离子浓度变化。

进一步的，所述污染物去除是对环境中的染料分子刚果红进行的吸附去除。