[发明专利]一种磁性MOF复合材料的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁性MOF复合材料的制备方法及其应用，属于材料制备技术领域。

背景技术

我国染料和印染工业发展迅速，染料废水排放量的迅速增加，大量难以生化降解处理的有机物污染物被排放进入水体，造成了严重的水体污染。亚甲基蓝是一种常见的有机染料，传统处理亚甲基蓝的吸附剂主要是碳材料，但其比表面积相对较小，使其吸附能力受到限制。

发明内容

本发明针对现有亚甲基蓝的吸附剂存在的不足，提供一种磁性MOF复合材料的制备方法及其应用，采用溶剂热法制备超顺磁四氧化三铁纳米微粒，以超顺磁四氧化三铁为核，采用水解法在四氧化三铁表面包覆上二氧化硅壳得到Fe₃O₄@SiO₂纳米颗粒，将六水合三氯化铁及对苯二甲酸溶入亚甲基甲酰胺（DMF）中制得DMF混合液，再将Fe₃O₄@SiO₂纳米颗粒和DMF混合液加入反应釜中反应即得磁性MOF复合材料，该磁性MOF复合材料可用于有机染料亚甲基蓝的吸附。

一种磁性MOF复合材料的制备方法，具体步骤如下：

（1）将FeCl₃·6H₂O溶解于醇溶剂中，加入三水合醋酸，在温度180~200℃条件下反应7~8h，冷却至室温，洗涤，分离得到磁性Fe₃O₄纳米颗粒；

（2）将步骤（1）所得纳米Fe₃O₄分散到去离子水中，在惰性气体氛围下，加热至温度为60~80℃得到纳米Fe₃O₄悬浮液，将Na₂SiO₃溶液逐滴加入到纳米Fe₃O₄悬浮液中，然后加入盐酸溶液调节pH值为5.5~6.5；陈化、分离得到Fe₃O₄@SiO₂纳米颗粒，洗涤、干燥；

（3）将FeCl₃·6H₂O、对苯二甲酸溶解于亚甲基甲酰胺（DMF）中，然后加入步骤（2）所得Fe₃O₄@SiO₂纳米颗粒，在温度80~120℃条件下反应22~24h，冷却至室温，分离，洗涤即为磁性MOF复合材料；

所述步骤（1）中FeCl₃·6H₂O与三水合醋酸的质量比为(1.5~2.5):(0.8~1.0)；

步骤（2）中纳米Fe₃O₄颗粒与去离子水的固液比g:mL为(0.57~0.67):100，Na₂SiO₃溶液的浓度为1~1.5mol/L，Na₂SiO₃溶液与纳米Fe₃O₄悬浮液的体积比为(1~9):(3~29)，陈化温度为60~80℃，陈化时间为2~3h；

步骤（3）中FeCl₃·6H₂O与对苯二甲酸的质量比为(0.2~0.3): (0.2~0.35)，FeCl₃·6H₂O与DMF的固液比g:mL为(0.2~0.3):(50~60)，Fe₃O₄@SiO₂纳米颗粒与DMF的固液比g:mL为(1~2):(50~60)；

所述磁性MOF复合材料可用于吸附有机染料；

本发明的有益效果：

本发明的有益效果：

（1）本发明制备的磁性MOF复合材料具有超顺磁性，可进行磁分离，分离效果较好，易回收利用；采用二氧化硅壳包覆磁性Fe₃O₄纳米颗粒既防止了Fe₃O₄纳米颗粒不易被氧化，又在Fe₃O₄纳米颗粒和MOF之间起到了桥连作用；

（2）本发明制备的磁性MOF复合材料外层采用MOF材料包覆，其具有较大的比表面积、孔结构特殊，和传统的碳材料吸附剂相比，其优点是稳定性好、吸附效率高、易分离、重复使用性高；