[发明专利]基于磁性金属有机骨架的贵金属离子吸附材料及制备方法

说明书

本发明提供一种基于磁性金属有机骨架的贵金属离子吸附材料及制备方法，属于吸附材料技术领域。该吸附材料MOFs的中心金属为Zr，有机配体为对苯二甲酸或其衍生物，表达式为Fe₃O₄@SiO₂@UiO‑66‑官能团。制备时，将NaHCO₃溶液与三价铁盐溶液混合后反应，加入还原剂溶液，得到Fe₃O₄纳米粒子；将Fe₃O₄纳米粒子加入水和乙醇的混合溶液中分散均匀，调节溶液至弱碱性，搅拌加入原硅酸四乙酯，得到磁性纳米粒子Fe₃O₄@SiO₂；将磁性纳米粒子Fe₃O₄@SiO₂加入N,N‑二甲基甲酰胺(DMF)中，加入ZrCl₄和BDC或BDC衍生物，得到Fe₃O₄@SiO₂@UiO‑66‑官能团。本发明吸附材料对贵金属离子吸附效率高、易再生、可循环使用，能够通过外加磁场实现固液分离和材料的循环利用，降低了贵金属回收成本，在贵金属富集回收领域具有巨大商业应用价值。

技术领域

本发明涉及吸附材料技术领域，特别是指一种基于磁性金属有机骨架的贵金属离子吸附材料及制备方法。

背景技术

贵金属通常是指金、银和铂族金属(如铂、钯、铑等)，具有良好的物理化学性质，如良好的导热导电性、耐高温、耐化学腐蚀、强配位能力和高催化活性等，在珠宝首饰、航空航天、电子电工、信息通讯、自动化技术和生命科学领域获得了广泛的应用。随着科学技术的进步和现代生活方式的普及，贵金属消耗量与日俱增，而现有贵金属产量完全无法满足日益增长的需要。与此同时，旧手机、旧电脑等电子废弃物中含有丰富的贵金属，其中贵金属的含量往往相当于甚至高于实际矿石中的含量，是难得的贵金属二次资源。因此，从电子废弃物酸浸溶液中回收贵金属具有重要的环境效益和极高的经济价值，已成为当前学术界和工业界备受关注的重点研究领域。

常用的从溶液中富集回收贵金属的方法包括置换沉淀法、萃取法、膜分离法、离子交换法和吸附法等。其中吸附法因具有流程短、能耗低、操作简单、吸附剂可重复利用等优势，在贵金属富集回收中受到了广泛的应用。传统的吸附材料包括活性炭、离子交换树脂、壳聚糖、碳纳米管等，但上述材料普遍存在吸附量低、选择性差、难以从水溶液中分离以及再生困难等问题。因此，开发出具有吸附量大、选择性高、固液分离能力强和可重复利用的新型吸附剂至关重要。

MOFs作为一种新型多孔材料，因其超大的比表面积、发达的孔隙度、可设计的孔道结构和易于修饰的化学特性，能够为贵金属离子提供大量的吸附位点，因此在贵金属(如金、银、铂、钯等)的富集回收领域展现出巨大的发展潜力。然而，由于MOFs多为亚微米级，需通过高速离心实现固液分离，增加了MOFs的使用成本。因此，本发明致力于通过对MOFs进行磁性功能化修饰，增强材料的固液分离能力，促进其在贵金属富集回收领域的工业化应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于磁性金属有机骨架的贵金属离子吸附材料及制备方法。

该吸附材料MOFs为以Zr为中心金属，以对苯二甲酸(BDC)或其衍生物为配体，通过自组装相互联接构成。所制备磁性MOFs复合材料为直径20-100nm的核壳结构颗粒。

该吸附材料MOFs的中心金属为Zr，有机配体为对苯二甲酸或其衍生物，表达式为Fe₃O₄@SiO₂@UiO-66-官能团。