一种苯并咪唑改性金属有机框架衍生铁碳氮催化剂的制备方法

技术领域

本发明属于废水处理领域，具体涉及一种苯并咪唑改性金属有机框架衍生铁碳氮催化剂的制备方法。

背景技术

耐药细菌、抗性基因和超级细菌感染病例的频繁报道，导致抗生素类水质污染问题受到广泛关注。四环素是用量最大的一类抗生素，在畜牧业、水产养殖、农业生产和医疗等方面广泛应用。四环素生产过程中会产生高浓度四环素废水，可生化性差，生物处理效率较低，导致残留四环素流入环境中。另外，抗生素滥用(比如畜禽养殖业)也会导致抗生素通过动物代谢产物进入环境中。北方地区市政污水中检测到四环素浓度高达1.1μg/L，地下水与地表水中四环素浓度在ng/L-μg/L级别，对水生生物和人类健康构成很大威胁。故发展高效处理四环素废水方法十分必要。

单过硫酸盐基高级氧化因其具有强氧化能力、高效率、宽适应范围，被认为是处理有机废水前景技术，金属有机框架因具有立体形貌、均一尺寸、大比表面积，有利于催化性能，尤其是金属和配体的稳定螯合可有效阻止金属离子的释放，故金属有机框架被认为是一个制备含金属催化剂有前景的前驱体。本专利利用苯并咪唑改性金属有机框架为前驱体，制备出具有能够活化单过硫酸盐的苯并咪唑改性金属有机框架衍生铁碳氮催化剂，可强化四环素废水处理，为有机污水处理提供理论与关键技术支撑。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种苯并咪唑改性金属有机框架衍生铁碳氮催化剂的制备方法。

技术方案：一种苯并咪唑改性金属有机框架衍生铁碳氮催化剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、将FeCl

步骤二、将混合液转移至50mL内衬聚四氟乙烯不锈钢反应釜，在110℃烘箱中维持24h；

步骤三、冷却至室温后，首先通过离心收集产物，然后用N,N’-二甲基甲酰胺和丙酮分别洗3次，之后将清洗后得到的产物在60℃烘箱维持12h即可得到前驱体苯并咪唑改性金属有机框架；

步骤四、将前驱体苯并咪唑改性金属有机框架放入刚玉方舟内置于管式炉在400℃下热解2h，自然冷却至室温后得到的产品即为苯并咪唑改性金属有机框架衍生铁碳氮催化剂。

作为优化：所述的步骤一中加入2.5mmol FeCl

作为优化：所述的步骤三中，离心的规格为6000g，时间为5min。

作为优化：所述的步骤四中，热解的升温速率为2℃/min。

有益效果：本发明利用苯并咪唑改性金属有机框架为前驱体，制备出具有能够活化单过硫酸盐的苯并咪唑改性金属有机框架衍生铁碳氮催化剂，克服了传统金属化合物催化剂易团聚、金属离子易泄露等缺点，提高了催化活性，更加有利于降解四环素废水，为有机废水处理提供理论与关键技术支撑。

附图说明

图1是本发明中的苯并咪唑改性金属有机框架衍生铁碳氮催化剂和金属有机框架衍生铁碳催化剂对四环素去除效率对比示意图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以使本领域的技术人员能够更好的理解本发明的优点和特征，从而对本发明的保护范围做出更为清楚的界定。本发明所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

一种苯并咪唑改性金属有机框架衍生铁碳氮催化剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、将2.5mmol FeCl

步骤二、将混合液转移至50mL内衬聚四氟乙烯不锈钢反应釜，在110℃烘箱中维持24h；

步骤三、冷却至室温后，首先通过离心收集产物，离心的规格为6000g，时间为5min，然后用N,N’-二甲基甲酰胺和丙酮分别洗3次，之后将清洗后得到的产物在60℃烘箱维持12h即可得到前驱体苯并咪唑改性金属有机框架；

步骤四、将前驱体苯并咪唑改性金属有机框架放入刚玉方舟内置于管式炉在400℃下热解2h，热解的升温速率为2℃/min，自然冷却至室温后得到的产品即为苯并咪唑改性金属有机框架衍生铁碳氮催化剂。

将苯并咪唑改性金属有机框架衍生铁碳氮催化剂和金属有机框架衍生铁碳催化剂对四环素废水处理对比，具体步骤如下：

称取2mg苯并咪唑改性金属有机框架衍生铁碳氮催化剂和2mg金属有机框架衍生铁碳催化剂分别投加入40mL浓度为10mg/L四环素溶液，超声30s左右使材料在溶液中分散，然后向混合液中分别投加2mg单过硫酸盐，置于机械搅拌器室温搅拌，在高级氧化作用下去除溶液中的四环素，定时取样，通过离心获得上清液，利用高效液相色谱法检测不同时间溶液中四环素浓度。

从图1中可以看出，前10min金属有机框架衍生铁碳催化剂对四环素去除率达到59.6％，而苯并咪唑改性金属有机框架衍生铁碳氮催化剂对四环素去除率高达97.2％。第15min金属有机框架衍生铁碳催化剂对四环素去除率达到62.9％，而苯并咪唑改性金属有机框架衍生铁碳氮催化剂对四环素去除率高达100％。

可见，苯并咪唑改性金属有机框架衍生铁碳氮催化剂具有活化单过硫酸盐，高效处理四环素废水能力。