[发明专利]一种磁性金属-有机骨架材料的合成方法

说明书

本发明公开了一种磁性金属‑有机骨架材料的合成方法，所述方法：将巯基乙酸修饰的Fe₃O₄分散于聚乙烯吡咯烷酮乙醇溶液中，300‑350r/min搅拌混匀，磁吸收集并用乙醇清洗后分散于Cu(CH₃COO)₂·H₂O乙醇溶液中，300‑350r/min搅拌混匀；在500‑600r/min下匀速加入均苯三甲酸乙醇溶液并搅拌5‑10min；在80‑85℃、300‑350r/min下搅拌5‑10min后，静置反应20‑30min；磁吸收集，清洗，烘干，获得磁性金属‑有机骨架材料。本发明材料产出率高，且结晶度较好，壳层厚度约90‑100nm，吸附量能达到16.1mgS/gMOF。

(一)技术领域

本发明涉及一种磁性金属-有机骨架材料的合成方法。

(二)背景技术

金属-有机骨架材料(Metal-Organic frameworks，MOFs)作为一种新型的多孔配位聚合物材料近些年被材料领域的研究者们广泛关注和研究。MOFs是由金属离子或团簇与有机配体通过配位键组装而形成的。元素周期表中近百种金属元素，除了锕系，几乎都可以通过选择合适的有机配体而进一步形成MOFs材料。因而，MOFs具有种类丰富、结构多样等特点。通过选用不同的配位单元，可以形成具有不同配位结构和表面物理化学性质，因此MOFs材料具有结构多样性和可设计性的特点。另外，因为有机配体可以携带各种功能基团，因此MOFs材料具有很高的可修饰性，能够通过合理的设计满足多种实际需求。

现如今，MOFs材料因为其优异的性能在吸附、分离、催化、传感等领域受到了广泛的应用和研究。受到此启发，在燃油脱硫领域MOFs材料也受到了极大的关注。随着对环境保护的重视，世界各国先后制定了更加严格的燃油质量标准。中国的国Ⅵ机动车燃油标准规定机动车燃油中的硫含量不得超过10ppm，并且已经实施。燃油中较难去除的主要是噻吩类硫化物，如噻吩(TP)、苯并噻吩(BT)、二苯并噻吩(DBT)和4,6-二甲基二苯并噻吩(4,6-DMDBT)。目前，工业上脱硫方法主要是加氢脱硫法，另外还有氧化脱硫、生物脱硫、吸附脱硫和萃取脱硫。而这其中最经济、最有潜力的当属于吸附脱硫。而MOFs材料由于其优异的物理化学性质，高比表面积，可调孔结构及可修饰性能，因此在吸附脱硫上面具有极高的应用潜力，因此被广泛研究。但是，MOFs材料在应用上也存在一些缺点，其中之一便是由于MOFs材料的微小的晶体粉末结构而不易于回收再利用。因此，对MOFs材料进行固定化或制作成复合材料使其能够方便回收是极有意义的。而对MOFs进行磁改性，制作成具有磁性的MOFs@Fe₃O₄复合材料，使得MOFs材料能够很容易的通过磁吸收集，这是很有应用潜力的方向。但目前的一些合成MOFs@Fe₃O₄的方案具有产量不高或者MOFs包覆的不够均匀，有些磁性微球未被包覆等缺点。

(三)发明内容

本发明目的是提供一种高效合成磁性金属-有机骨架材料(Cu-BTC@Fe₃O₄)的方法，该方法能够一次性大量地合成出所需产品，绝大部分磁性微球都能够被均匀包覆，提高有效材料产出率，且结晶度较好。同时，本发明还利用得到的材料对模拟油中的DBT进行了吸附效果测试，通过材料所具有的磁性实现了对污染物吸附后材料的便捷收集。

本发明采用的技术方案是：

本发明提供一种磁性金属-有机骨架材料(Cu-BTC@Fe₃O₄)的合成方法，所述方法按如下步骤进行：

(1)室温下，将Fe₃O₄加入巯基乙酸(MAA)的乙醇溶液，超声分散后，于室温下搅拌10-30h后，产物磁吸收集，用去离子水和乙醇清洗数次至上清液澄清，获得巯基乙酸修饰的Fe₃O₄；