一种多孔金属-有机络合物材料的制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种化学式为CuAPM的多孔金属‑有机络合物材料的制备方法及其应用，以阿斯巴甜作为金属‑有机络合物材料的有机配体，制备出一种新型介孔结构的材料，具有优秀的吸附性能，能够在短时间内对芳香烃类有机污染物和酸性有机污染物进行高效选择性吸附，为微量/痕量有机污染物的富集和分析提供了一种新材料，为生态环境的可持续发展提供新的治理思路。

Preparation and application of a porous metal organic complex material

【技术实现步骤摘要】
一种多孔金属-有机络合物材料的制备方法和应用
：本专利技术涉及一种多孔金属-有机络合物材料的制备方法和应用。
技术介绍
：阿斯巴甜作为一种人造甜味剂，具有甜度高、热量低等特点。同时，相比起传统天然甜味剂，人造甜味剂在价格上更具有更大的市场竞争力。目前阿斯巴甜大多应用于食品行业。持久性有机污染物在自然环境中难以降解，且进入人体后难以排出，长期积累会影响到生物体的正常机能，包括有致病、致癌风险。为了保护人类健康和生存环境，减少或/和消除持久性有机污染物的排放和释放，研究这类物质在环境中的浓度水平变化、迁移代谢途径，并提出高效富集、治理方案等措施具有非常重要的意义。
技术实现思路
：本专利技术的目的是提供一种多孔金属-有机络合物材料的制备方法及其应用，以阿斯巴甜作为金属-有机络合物材料的有机配体，制备出一种新型介孔结构的材料，具有优秀的吸附性能，能够在短时间内对芳香烃类有机污染物和/或酸性有机污染物进行高效选择性吸附，为微量/痕量有机污染物的富集和分析提供了一种新材料，为生态环境的可持续发展提供新的治理思路。本专利技术是通过以下技术方案予以实现的：一种化学式为CuAPM的多孔金属-有机络合物材料，该材料为蓝色介孔材料，BET比表面积为233-234m2g-1，平均孔径大小为5.6nm，孔径分布狭窄，主要集中在3.2-3.4nm范围内，总的孔容积为0.32-0.34cm3g-1，该材料的制备方法包括以下步骤：将阿斯巴甜分散在乙酸铜溶液后得到蓝色浑浊溶液，阿斯巴甜与乙酸铜摩尔比为1:1；加入超纯水和乙醇后超声得到蓝色透明液体；置于密封样品瓶中，85℃进行水热反应；将经过水热反应处理后得到的混合物进行离心、清洗和烘干处理，得到目标材料。特别地，水热反应时进行搅拌，得到的材料形貌和尺寸会变化。本专利技术还保护所述多孔金属-有机络合物材料的应用，用于对芳香烃类有机污染物和/或酸性有机污染物进行高效选择性吸附从而净化水体。本专利技术的有益效果如下：1)以阿斯巴甜作为金属-有机络合物材料的有机配体，制备出一种新型介孔结构的材料，制备工艺简单；反应条件温和，能耗低；整个反应过程安全系数很高；绿色环保，没有用到高沸点溶剂或有毒催化剂，使用了阿斯巴甜这种常见的食品添加剂作为有机配体，大大降低工艺成本。2)得到的多孔金属-有机框架材料具有优秀的吸附性能，能够在短时间内对以甲基红、溴酚蓝这类为代表的酸性有机污染物以及多卤代芳香烃这类污染物进行高效选择性吸附，具有较高的富集容量和吸附速率，为微量/痕量有机污染物的富集和分析提供了一种新材料，为生态环境的可持续发展提供新的治理思路，具有广阔的应用前景。附图说明：图1.实施例1搅拌条件下制备的蓝色产物不同放大倍数的SEM图像；图2.实施例1搅拌条件下蓝色产物在77K温度下的N2吸附-脱附曲线图(a)和孔径分布图(b)；图3.阿斯巴甜、一水合乙酸铜和实施例1蓝色产物的XRD谱图；图4.实施例1蓝色产物的热重-差示扫描量热(TG-DSC)变化图；图5.阿斯巴甜、一水合乙酸铜和实施例1蓝色产物的红外对比图；图6.阿斯巴甜、乙酸铜和实施例1蓝色产物的XPS对比谱图；图7.一水合乙酸铜(a)和实施例1蓝色产物(b)所含Cu元素的XPS谱图；图8.阿斯巴甜(a)和实施例1蓝色产物(b)所含C元素的XPS谱图；图9.阿斯巴甜(a)和实施例1蓝色产物(b)所含N元素的XPS谱图；图10.阿斯巴甜(a)和实施例1蓝色产物(b)所含O元素的XPS谱图；图11.实施例2静置条件下制备的蓝色产物不同放大倍数的SEM图像；图12.实施例2静置条件下制备的蓝色产物在77K温度下的N2吸附-脱附曲线图(a)和孔径分布图(b)；图13.实施例1蓝色产物对溴酚蓝吸附随时间变化的紫外分光光谱图和吸附效率变化图(b)；图14.实施例1蓝色产物对甲基红吸附随时间变化的紫外分光光谱图和吸附效率变化图(b)；图15.实施例1蓝色产物对亚甲基蓝吸附随时间变化的紫外分光光谱图和吸附效率变化图(b)；图16.实施例1蓝色产物对双酚A吸附随时间变化的紫外分光光谱图和吸附效率变化图(b)；图17.实施例2蓝色产物对六种有机污染物乙醇溶液的吸光度随时间变化图。具体实施方式：以下是对本专利技术的进一步说明，而不是对本专利技术的限制。实施例中所用原料及设备：阿斯巴甜由梯希爱(上海)化成工业发展有限公司(TCI)购得。一水乙酸铜(98％，500g)，无水乙醇(AR)由上海国药化学试剂有限公司购得。粉末X射线衍射光谱由Rigaku日本理学UltimaⅣ全自动多功能X射线衍射仪采集；傅里叶红外光谱由Bruker布鲁克Vertex80v型真空红外光谱仪采集；紫外吸收光谱由日立U-4100紫外/可见/近红外分光光度计采集；X射线光电子能谱由ESCALAB250Xi型X射线光电子能谱仪采集；扫描电子显微镜图像由Hitachi日立S-3700N扫描电子显微镜采集。实施例1：多孔金属-有机络合物材料的制备将0.795g的阿斯巴甜充分分散在9mL的0.2M的乙酸铜水溶液后得到蓝色浑浊溶液；将该蓝色混合溶液中分别依次加入37.8mL的乙醇和6mL超纯水后超声5～15min，最终得到蓝色透明液体。将该蓝色透明溶液置于100mL圆底烧瓶中，置于85℃的油浴锅中，以400r/min的转速搅拌6小时。将经过水热反应处理后得到的混合物进行离心，并依次采用超纯水、乙醇进行清洗，最终置于60℃的干燥箱中烘干处理，得到的即为所述的蓝色多孔金属-有机络合物材料。最终得到的蓝色产物密封好后置于4℃的冰箱中保存。蓝色产物化学式为CuAPM(Mw＝355.8)。该化合物CuAPM元素分析测试结果为：C,44.89％；N,7.95％；O,22.42％；H,4.21％.理论结果为：C,47.2％；N,7.87％；O,22.48％；H,4.49％。图1为该材料不同放大倍数下的扫描电子显微镜图像。由图像可知，该多孔金属-有机络合物材料为直径范围在2～3μm的椭圆形球体。该材料的多孔结构性质通过液氮吸附法进行了验证。图2(a)为该蓝色金属-有机络合物材料的吸附-脱附等温曲线。由图可知，由于吸附过程中伴随毛细管冷凝现象的发生，因此在较高压力下吸附量上升很陡，当孔被填满后，吸附等温线达到平衡。而毛细管凝聚与毛细管蒸发在不同压力下发生，因此导致了滞后环的产生。根据DeBoer孔模型分类来区分，该材料的滞后环属于E类吸附回线，即表示该材料为无序介孔材料，其孔型形状复杂、不规则且互为连通，孔型常用墨水瓶形状来近似描述，细颈处相当于孔间通道。如图2(b)为该材料的孔径分布曲线图。由图可知，该材料应为多尺度贯通的介孔材料，即由多种不同尺寸的介孔相互连接而成。采用BJH模型计算得知该材料的孔径分布主要集中在3.2-3.4nm范围内，总的孔容积为0.3286cm3g本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种化学式为CuAPM的多孔金属-有机络合物材料，其特征在于，该材料为蓝色介孔材料，BET比表面积为233-234m

【技术特征摘要】
1.一种化学式为CuAPM的多孔金属-有机络合物材料，其特征在于，该材料为蓝色介孔材料，BET比表面积为233-234m2g-1，平均孔径大小为5.6nm，孔径分布狭窄，主要集中在3.2-3.4nm范围内，总的孔容积为0.32-0.34cm3g-1，该材料的制备方法包括以下步骤：将阿斯巴甜分散在乙酸铜溶液后得到蓝色浑浊溶液，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈中慧，孙一峰，林梓榕，陈俊，张译方，
申请(专利权)人：广东省测试分析研究所中国广州分析测试中心，
类型：发明
国别省市：广东;44