一种磁性可回收CoNi-MOFs@GR吸附剂及制备方法和对有机染料的吸附应用技术

本发明专利技术属染料吸附材料制备技术领域，提供一种磁性可回收CoNi

【技术实现步骤摘要】
一种磁性可回收CoNi-MOFs@GR吸附剂及制备方法和对有机染料的吸附应用


[0001]本专利技术属于染料吸附材料制备
，具体涉及一种磁性可回收CoNi-MOFs@GR吸附剂及制备方法和对有机染料的吸附应用，尤其是对三种有机染料的吸附应用。

技术介绍

[0002]随着科技高速发展及工业技术的稳步提升，染料已广泛应用于印刷，纺织，塑料，皮革，涂料，食品工业等各个领域，为经济发展和人民生活做出了极其重要的贡献。但是，不可避免地随着生产、运输和就业过程而排入水体而造成的染料污染，可能会对生态环境和人类健康构成不利和严重的威胁。废水中的大多数染料通常具有高毒性，并且由于结构复杂且生物降解性差而难以降解，因此迫切需要探索一种生态友好，方便且经济的手段来处理染料。
[0003]金属有机框架化合物（MOFs）是由金属离子或金属簇和有机配体通过配位键及其它弱的作用方式形成的具有高度规整的网状结构的新型多孔配位化合物，与传统的多孔材料（例如沸石、分子筛等）相比具有较大的比表面积和较小的密度，可设计的多样化骨架结构以及可调控的潜在的孔道尺寸等多种特点。同时，双金属MOFs兼具金属和有机配体的两者功能性特点，在气体储存、分离纯化、催化等领域具有广泛的应用，是近年来研究的热点。
[0004]石墨烯(GR)不仅有较好的物理性质以及机械性能，其自身还具有较大的比表面积导致表面活性位点多,被认为是当今合适工业发展的最有前景的商用质料之一。石墨烯其吸附性质独特促使它作为吸附剂载体或者形成复合物提高吸附活性，它既是吸附剂载体本身又具有吸附作用。与金属有机框架化合物形成复合物去处污水中有机染料具有重要作用，是新型碳材料中的研究热点。

技术实现思路

[0005]本专利技术为了解决现有废水处理成本高和效率低的问题，提供了一种磁性可回收CoNi-MOFs@GR吸附剂及制备方法和对有机染料的吸附应用，该吸附剂具有磁性可回收、比表面积大和对处理有机染料废水效果显著增强。该吸附剂是将双金属MOFs材料（CoNi-MOFs）负载在石墨烯（GR）上，实现了对亚甲基蓝(MB)、刚果红(CR)和中性红(NR）快速、高效的吸附。所得的吸附剂制备过程简单，成本低、具有磁性且可以回收，对亚甲基蓝、刚果红和中性红吸附量高、吸附速度快，具有很好的工业化应用前景。
[0006]本专利技术由如下技术方案实现的：一种磁性可回收CoNi-MOFs@GR吸附剂，所述磁性可回收CoNi-MOFs@GR吸附剂为双金属CoNi有机框架化合物CoNi-MOFs负载在石墨烯GR上。
[0007]制备所述的磁性可回收CoNi-MOFs@GR吸附剂的方法，步骤如下：（1）CoNi-MOFs的制备：将0.275 mmol～0.475 mmol的Co(NO3)2，0.275 mmol～0.475 mmol的Ni(NO3)2和0.65 mmol～0.85 mmol的2-氨基对苯二甲酸加入到36 mL溶剂中40KHz超声处理30 min；所得产物置于密封反应釜中160℃～220℃下加热24 h；然后自然冷却至室
温，收集固体并用二次水洗涤数次；最后，将所得固体在60℃下干燥过夜，得到磁性CoNi-MOFs粉末；其中溶剂为32 mL N.N-二甲基甲酰胺、2mL乙醇和2mL二次水的混合溶液；（2）CoNi-MOFs@GR的制备：水中加入石墨烯和步骤（1）所制备的CoNi-MOFs，控制体系中石墨烯浓度为3.0 mg/mL～7.0 mg/mL，CoNi-MOFs的浓度为5 mg/mL～10 mg/mL；40KHz超声30 min使其形成均匀分散液；60℃下真空干燥，得到CoNi-MOFs@GR吸附剂复合材料。
[0008]步骤（1）中Co(NO3)2的浓度为0.375 mmol；Ni(NO3)2的浓度为0.375 mmol；2-氨基对苯二甲酸的浓度为0.75 mmol；步骤（2）中石墨烯的浓度为5.0 mg/mL，CoNi-MOFs的浓度为8.0 mg/mL。
[0009]步骤（1）中反应温度为200℃。
[0010]利用所述的磁性可回收CoNi-MOFs@GR吸附剂对有机染料的吸附，所述有机染料为亚甲基蓝MB、刚果红CR和中性红NR；具体方法为：将CoNi-MOFs@GR吸附剂加入到含有亚甲基蓝MB、刚果红CR和中性红NR的水溶液中，恒温振荡器中振荡吸附60-120 min，然后用磁铁回收吸附剂。优选恒温振荡器中振荡吸附120 min。
[0011]所述CoNi-MOFs@GR吸附剂的用量为5mg, 亚甲基蓝MB的吸附量范围是10.0-90.24 mg/g、刚果红CR的吸附量范围是50.0-284.66mg/g，中性红NR的吸附量范围是20.0-108.54 mg/g。
[0012]本专利技术主要通过吸附剂自身的孔隙结构，表面所带的氨基、大的比表面积以及静电作用来实现亚甲基蓝(MB)、刚果红(CR)和中性红(NR）的吸附。
[0013]本专利技术CoNi-MOFs@GR吸附剂可以实现对亚甲基蓝(MB)、刚果红(CR)和中性红(NR）的高效吸附分离，且便于从溶液中分离，可以循环反复利用。将吸附剂浸入含亚甲基蓝(MB)、刚果红(CR)和中性红(NR）的水环境下充分吸附后，磁铁将CoNi-MOFs@GR吸附剂分离出来，然后将吸附剂浸泡在乙醇中可以解析亚甲基蓝(MB)、刚果红(CR)和中性红(NR），实现吸附剂的反复利用。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：双金属MOFs材料（CoNi-MOFs）具有较大的比表面积，活性位点和孔隙。石墨烯(GR) 具有热稳定性高，既可以作为吸附剂载体并且本身又具有吸附作用，其自身还具有较大的比表面积和活性位点。因此GR与CoNi-MOFs形成的新型吸附剂具有比表面积增大、活性位点增多、化学稳定性增强等优点，增强其吸附性能力，对水中亚甲基蓝(MB)、刚果红(CR)和中性红(NR）吸附效果显著增强。
附图说明
[0015]图1为本专利技术制备的CoNi-MOFs的扫描电镜表征图像；图2为本专利技术制备的CoNi-MOFs@GR的扫描电镜表征图像；图3为本专利技术中CoNi-MOFs@GR对亚甲基蓝(MB)、刚果红(CR)和中性红(NR）的吸附效果图；图4为本专利技术中CoNi-MOFs@GR同时对亚甲基蓝(MB)、刚果红(CR)和中性红(NR）的吸附效果图；图5为CoNi-MOFs@GR吸附剂六次再生循环后吸附性能检测结果图。
具体实施方式
[0016]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0017]下面通过实施例结合附图对本专利技术作进一步说明。
[0018]实施例1：将0.275 mmol的Co(NO3)2，0.275 mmol的Ni(NO3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁性可回收CoNi-MOFs@GR吸附剂，其特征在于：所述磁性可回收CoNi-MOFs@GR吸附剂为双金属CoNi有机框架化合物CoNi-MOFs负载在石墨烯GR上。2.制备权利要求1所述的磁性可回收CoNi-MOFs@GR吸附剂的方法，其特征在于：步骤如下：（1）CoNi-MOFs的制备：将0.275 mmol～0.475 mmol的Co(NO3)2，0.275 mmol～0.475 mmol的Ni(NO3)2和0.65 mmol～0.85 mmol的2-氨基对苯二甲酸加入到36 mL溶剂中40KHz超声处理30 min；所得产物置于密封反应釜中160℃～220℃下加热20-28 h；然后自然冷却至室温，收集固体并用二次水洗涤数次；最后，将所得固体在60℃下干燥过夜，得到磁性CoNi-MOFs粉末；其中溶剂为30-33 mL N.N-二甲基甲酰胺、1.5-3mL乙醇和1.5-3mL二次水的混合溶液；（2）CoNi-MOFs@GR的制备：水中加入石墨烯和步骤（1）所制备的CoNi-MOFs，控制体系中石墨烯浓度为3.0 mg/mL～8.0 mg/mL，CoNi-MOFs的浓度为5 mg/mL～10 mg/mL；40KHz超声20-40 min使其形成均匀分散液；60℃下真空干燥，得到CoNi-MOFs@GR吸附剂复合材料。3.根据权利要求2所述的磁性可回收CoNi-...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷鹏，周影，双少敏，董川，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：发明
国别省市：