纳米零价铁-金属有机框架核壳材料的制备方法及其应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109621910A(43)申请公布日2019.04.16(21)申请号201910001204.X(22)申请日2019.01.02(71)申请人湖南大学地址410082湖南省长沙市岳麓区麓山南路1号湖南大学(72)发明人文嘉方颖章海波曾光明张思宇(51)Int.Cl.B01J20/22(2006.01)B01J20/28(2006.01)B01J20/30(2006.01)C02F1/28(2006.01)C02F101/22(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称纳米零价铁-金属有机框架核壳材料的制备方法及其应用(57)摘要本发明公开了纳米零价铁-金属有机框架核壳材料NZVI@ZD的制备方法，该方法包括以下步骤：(1)称取铁盐与聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶解于体积分数为60％的乙醇溶液中，在氮气条件下持续机械搅拌，得到无氧混合液；称取硼氢化钠溶解于去离子水中，并将其逐滴地加入到上述无氧混合液中，整个过程保持氮气及机械搅拌条件，得到NZVI粗产物，用无水乙醇对NZVI粗产物进行洗涤，磁铁分离收集后真空干燥，得到NZVI；(2)称取钴盐溶解于甲醇中，完全溶解后，将NZVI分散于钴盐溶液中，得到NZVI/Co混合液；称取有机配体溶解于甲醇，随后加入到NZVI/Co混合液中，静置得到NZVI@ZIF-67粗产物，用甲醇洗涤，磁铁分离收集后真空干燥，得到NZVI@ZIF-67；(3)将NZVI@ZIF-67材料在管式炉中，通氮气煅烧，得到NZVI@ZD。本发明的方法可有效对Cr(VI)进行同CN109621910A步吸附和还原，可应用于处理含Cr(VI)废水。CN109621910A权利要求书1/1页1.核壳材料NZVI@ZD的制备方法，包括以下步骤：(1)称取铁盐与聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶解于体积分数为60％的乙醇溶液中，在氮气条件下持续机械搅拌，得到无氧混合液；称取硼氢化钠溶解于去离子水中，并将其逐滴地加入到上述无氧混合液中，整个过程保持氮气及机械搅拌条件，得到NZVI粗产物，用无水乙醇对NZVI粗产物进行洗涤，磁铁分离收集后真空干燥，得到NZVI；(2)称取钴盐溶解于甲醇中，完全溶解后，将NZVI分散于钴盐溶液中，得到NZVI/Co混合液；称取有机配体溶解于甲醇，随后加入到NZVI/Co混合液中，静置得到NZVI@ZIF-67粗产物，用甲醇洗涤，磁铁分离收集后真空干燥，得到NZVI@ZIF-67；(3)将NZVI@ZIF-67材料在管式炉中，通氮气煅烧，得到NZVI@ZD。2.根据权利要求1所述的核壳材料NZVI@ZD的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述铁盐为水合氯化铁，机械搅拌在室温下进行，所述搅拌的时间为30min～35min，所述真空干燥的温度为59～61℃，真空干燥时间为7.5～8.5h，所述持续搅拌的时间为30min～35min，所述乙醇洗涤次数为3～4次。3.根据权利要求1～2中任一项所述的核壳材料NZVI@ZD的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述钴盐为水合硝酸钴，所述静置温度为室温，静置时间为23～25h，所述真空干燥的温度为59～61℃，真空干燥时间为7.5～8.5h，所述甲醇洗涤次数为3～4次。4.根据权利要求1～3中任一项所述的核壳材料NZVI@ZD的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述煅烧温度为795～805℃，升温速率为5～6℃min-1，煅烧时间为120～130min。5.一种如权利要求1～4中任一项核壳材料NZVI@ZD的制备方法制得的NZVI@ZD在处理重金属污水中的应用。6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述应用中，所述重金属污水为含Cr污水。2CN109621910A说明书1/4页纳米零价铁-金属有机框架核壳材料的制备方法及其应用技术领域[0001]本发明属于材料制备和水处理技术领域，涉及核壳材料NZVI@ZD的制备方法及应用，利用NZVI强化金属有机框架(MOF)衍生材料NZVI@ZD对水体污染中重金属Cr(VI)的去除。背景技术[0002]六价铬(Cr(VI)是一种剧毒剂，被认为是生物系统中的致癌物、诱变剂和致畸剂。它广泛应用于镀铬、皮革制革、冷却塔、木材防腐、纺织、颜料等领域，在环境中浓度较高，工业废水中的浓度为0.5～270mgL-1。世界卫生组织建议将地表水体中的Cr(VI)浓度降至0.05mgL-1。因此，在排入水环境系统之前，必须从废水中除去Cr(VI)。而选取对Cr(VI)去除效率高的材料则成为水污染修复领域需要解决的重大科学问题。[0003]金属-有机框架材料(MOFs)是通过在合适的溶剂中，中心金属离子或金属簇与有机配体自组装合成的一