[发明专利]一种锌金属有机框架材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种锌金属有机框架材料，该多孔材料的分子式为C₂₈H₁₇N₅O₅Zn，晶系为单斜，空间群为P2₁/c，晶胞参数为α＝90°，β＝104.1960(10)°，γ＝90°，单胞中的分子个数为2个；该多孔材料的化学通式为Zn(phenDIB)L_0.5，其中，L为氧化偶氮苯‑3,3',5,5'‑四羧酸，phenDIB为1,4‑二苯并咪唑‑苯；该材料是一种具有高稳定性的孔状材料，其对亚甲基蓝和罗丹明B等阳离子型染料表现出明显的吸附效果，且能从不同类型的包含阴离子型染料的混合染料中实现对阳离子型染料的选择吸附分离，吸附分离后的染料还能脱附回收并再利用，可作为环境友好型吸附材料使用，其采用简单的溶剂热法即可制备，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于无机合成及材料制备的技术领域，具体涉及一种锌金属有机框架材料及其制备方法和应用。

背景技术

据统计，每年有上百万吨染料被用于日常生活和各种工业领域，如：造纸业、皮革厂、塑料厂、食品加工、印刷业、化妆品和制药等行业。随之产生的大量染料废水的排放成为严重威胁环境、人类健康和生物生存的一个亟需解决的问题。可是大部分有机染料都是剧毒的，而且在光照下难以降解。传统的用于处理废水中的染料的方法有物理法、化学法和生物法等。从经济成本、环境保护和资源再利用的角度综合考虑，物理吸附的方法被认为是最有前景的，因为固态的吸附剂容易分离，可以循环利用降低成本，吸附后的染料还能再次被脱附回收，实现染料的再利用。

研发一种经济环保的材料实现废水中染料的高效去除成为科研工作者迫切要解决的学术课题。传统的活性炭是典型的孔状吸附材料，可以实现很多小分子物质的吸附，例如各种毒性气体分子(甲烷，甲醛，苯)等。可是活性炭很难实现对某一种物质的特异选择性吸附。而最近新兴起的金属有机框架(metal-organic frameworks,MOFs)材料被认为是最有应用前景的吸附材料，因为它作为一类新型的高度有序的孔状材料具有一些独特的优势，例如高的比表面积能够有效地增加骨架与客体分子之间的作用力，可调控的孔道尺寸和可官能团化的孔道表面修饰，例如空的金属和配体的配位点，以及空的lewis酸碱的位置，都可以极大的提高材料对客体分子的特异识别性，从而实现选择性吸附分离去除。而且材料本身表现出高的稳定性，还可以实现可重复利用，这些特性已经在很多领域表现出广阔的应用前景，例如：荧光传感、气体存储和分离、药物传输和催化等，因此受到了化学家和材料学家的广泛关注。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种稳定性好、对阳离子型染料具有选择吸附分离效果的锌金属有机框架材料及其制备方法和应用。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种锌金属有机框架材料，该多孔材料的分子式为C₂₈H₁₇N₅O₅Zn，晶系为单斜，空间群为P2₁/c，晶胞参数为α＝90°，β＝104.1960(10)°，γ＝90°，单胞中的分子个数为2个；该多孔材料的化学通式为Zn(phenDIB)L_0.5，其中，L为氧化偶氮苯-3,3',5,5'-四羧酸根(3,3’,5,5’-azoxybenzenetetracarboxylicacid)，phenDIB为1,4-二苯并咪唑-苯(1,4-bis(1H-benzo[d]imidazol-1-yl)benzene)，L和phenDIB的结构式分别为：

上述锌金属有机框架材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)分别称取59.4mg的六水合硝酸锌、18.7mg的氧化偶氮苯-3,3',5,5'-四羧酸和15mg的1,4-二苯并咪唑-苯，加入到聚四氟乙烯内衬反应釜中；