【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属离子吸附分离，具体涉及一种通过有机酸调控的分级孔金属有机框架纳米吸附剂的制备方法并应用于分离相邻稀土离子镨、钕、钐。
技术介绍
1、稀土钕之所以在所有稀土元素中地位独特、价格高昂，归因于钕铁硼永磁材料的优异性能与广泛应用。此外，在电子机械、医疗仪器、航天航空等众多高新科技领域中也均能发现稀土钕的身影。然而钕元素通常在稀土矿物中与其他稀土元素共存，其中与钕相似、最难分离的元素主要为镨。以目前溶剂萃取的主流分离工艺参数看，钕/镨之间分离系数仅1.55，这导致了钕高纯产品价格居高不下，严重制约了稀土永磁材料的应用和推广。因此，高效吸附分离单一稀土钕离子具有重要的社会经济价值。
2、金属有机框架材料（mofs）作为近年来广泛研发的超多孔纳米材料，常被用于检测、捕获、吸附、储存、分离或释放微小浓度的物质。mofs由金属与有机配体配位，形成特征的规律性框架结构，使其不仅具有金属活性，也表现出有机配体的柔性、官能团选择性，同时还能形成特殊的空间结构，在吸附分离中表现出巨大的应用潜力。目前mofs作为气体分离材料，在气相分离环境中的研究与应用较为成熟和广泛，但在液相分离环境中的应用一直以来受其结构性能稳定性的制约。
3、作为mofs材料的鼻祖，mof-5具有良好热稳定性、高孔隙度和高比表面积等优良特征。mof-5通过配体(对苯二甲酸)与金属中心(锌离子)，在溶剂热法下制备得到，次级结构单元zn4o通过配体苯环桥联而形成三维网状结构。本方法通过加入有机酸配体，与对苯二甲酸配体形成竞争配位，对mof-5结构
技术实现思路
1、针对相邻稀土离子镨pr、钕nd、钐sm的高效吸附与分离，采用溶剂热法，以二水乙酸锌为金属源，对苯二甲酸为有机配体，月桂酸为竞争配位剂，聚乙烯吡咯烷酮作为合成助剂，制备了分级孔mof-5纳米吸附剂材料。
2、本专利技术中提供的一种稀土分离用分级孔金属有机框架纳米吸附剂的制备方法，按照下述步骤进行：
3、将二水乙酸锌、对苯二甲酸添加到溶剂n,n’-二甲基乙酰胺（dmac）中，搅拌至溶解，然后添加适量月桂酸与聚乙烯吡咯烷酮（pvp），继续搅拌至完全溶解，最后将混合溶液转移至聚四氟乙烯内衬中，将反应釜于一定温度下加热所需的时间，随后冷却至室温；用dmac洗涤所得晶体，以除去未反应的盐和配体小分子反应物，然后用乙醇洗涤，以除去dmac；最后真空干燥，得到所述分级孔金属有机框架纳米吸附剂。
4、其中，所述二水乙酸锌、对苯二甲酸、月桂酸、聚乙烯吡咯烷酮和dmac的用量比例为70 mg：16 mg：10-30 mg：36 mg：25 ml。
5、所述反应釜加热温度为120 ℃，加热时间为0.5-24小时。
6、所述真空干燥的温度为60 ℃，时间为24 h。
7、本专利技术中还提供了上述分级孔金属有机框架纳米吸附剂在吸附分离相邻稀土离子镨、钕或钐的应用，实现从镨与钐中高效提取分离钕。
8、分离方法为：
9、准确移取稀土氯化物标准溶液，配置成所需浓度，并调节ph到4~5，然后以一定的固液比准确称取一定质量的分级孔金属有机框架纳米吸附剂加入到上述溶液中，在25℃恒温水浴中静置吸附溶液中的稀土离子一段时间以达到吸附平衡，然后进行离心分离，取出上层清液，用紫外分光光度计测定溶液中剩余稀土离子浓度。
10、所述固液比范围1：2~1：8（g/l）。
11、与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于:（1）本专利技术中，通过将有机酸月桂酸作为竞争配位剂应用于mof-5合成过程中，通过与常规mof-5制备所使用的配体对苯二甲酸之间的相互竞争配位，使所制备材料具有分级孔结构，有利于吸附量的增加与尺寸选择性提高。通过扫描电镜可以看到，不同月桂酸添加量下，所得mof结构明显不同。无月桂酸添加时所制备的材料sem照片显示其晶体结构不明显，绝大多数观察到的晶体呈现不规则的无定形态团聚；当月桂酸添加量为10 mg时，所制备的材料呈现出一定棱角形貌，以3 µm大小的立方块体居多，但仍存在不规则的小晶体团聚，说明竞争配位剂月桂酸的加入有助于mof-5形成规则立方体结构，且晶体尺寸较大；当月桂酸添加量为20 mg时，所制得的材料较规则，表面无明显小晶体团聚物；当月桂酸添加量为30 mg时，立方体形态结构进一步规则，无明显小晶体团聚物，块体结构不再产生明显变化。
12、（2）本专利技术中，通过调控不同反应时间，改变了所得mof-5材料的孔道结构。通过扫描电镜可以看到，随着合成时间的不断延长，材料的立方体结构不断规则，尺寸约1 µm左右。其中4.0小时下制备的材料表面被长度约0.1 µm左右的棒状晶粒覆盖，整体呈边长1 µm左右的立方体结构，存在明显的分级结构。同时bet、xrd与相应吸附量数据的结果均表明，4小时反应条件下制备的mof-5材料具有最佳的微孔与大孔比例，吸附量最高。且nd/pr之间分离效果得到明显提高，分离系数达1.83。
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1.一种稀土分离用分级孔金属有机框架纳米吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤为：
2. 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述二水乙酸锌、对苯二甲酸、月桂酸、聚乙烯吡咯烷酮和DMAc的用量比例为70 mg：16 mg：10-30 mg：36 mg：25 mL。
3. 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述反应釜的加热温度为120 ℃，加热时间为0.5-24小时。
4. 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述真空干燥的温度为60 ℃，时间为24 h。
5.一种稀土分离用分级孔金属有机框架纳米吸附剂，其特征在于，是通过权利要求1~4任一项所述制备方法制得的。
6.将权利要求5所述的分级孔金属有机框架纳米吸附剂用于吸附分离相邻稀土离子镨、钕或钐的用途。
7.如权利要求6所述的用途，其特征在于，步骤为：
8.如权利要求7所述的用途，其特征在于，所述固液比范围1：2~1：8（g/L）。
【技术特征摘要】
1.一种稀土分离用分级孔金属有机框架纳米吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤为：
2. 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述二水乙酸锌、对苯二甲酸、月桂酸、聚乙烯吡咯烷酮和dmac的用量比例为70 mg：16 mg：10-30 mg：36 mg：25 ml。
3. 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述反应釜的加热温度为120 ℃，加热时间为0.5-24小时。
4. 如权利要求1所述的制备方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：王佳，陈厉，黄春霞，马明树，朱桂生，潘建明，唐丽，杨晋，邱海芳，
申请(专利权)人：江苏索普集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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