基于铁基金属有机框架衍生的光热蒸发材料及其制备方法、应用

本发明涉及光热蒸发领域，具体而言，涉及一种基于铁基金属有机框架衍生的光热蒸发材料及其制备方法、应用。

背景技术：

1、金属有机框架(mof)是一种新型材料，在拓扑结构、表面积、孔隙率、形貌、能带结构、电导率和成分方面具有出色的可控性。mof材料相比于其它材料，具有高度的结构柔韧性，更高的水热和循环稳定性。由mof衍生材料形成的杂化物继承了mof的独特优点，使杂化材料更加多样化，以mof为前驱体可以衍生出各种无机材料，如氧化物、硫化物和磷化物，这些材料具有独特的形貌、孔隙率和高比表面积。除了继承mof的性质外，有机成分的分解建立了中空或反应物可接近的结构。mof衍生材料具有独特的结构和理化性质以及成分均匀性，这是其他常规合成路线无法实现的。

2、基于以上特点，mof及其衍生材料已被广泛研究用于水处理领域，如光催化降解污染物、有机污染物吸附和大气集水。近年来，mof及其衍生材料也被开发用于制造高效的太阳能驱动的界面光热蒸发系统。

3、目前，太阳能驱动的界面蒸发技术被认为是从海水和废水中获取清洁水的一种有潜力的绿色可持续策略，扩展光热材料的材料池和提升光热材料的光热转换性能是至关重要的，而获得性能稳定且高效的光热材料依然困难。

技术实现思路

1、本发明公开了一种基于铁基金属有机框架衍生的光热蒸发材料及其制备方法、应用，目的在于通过以铁基金属有机框架为前驱体制备光热性能优异的光热蒸发材料。该光热蒸发材料具有优异的蒸发速率和海水淡化性能，并且能有效去除废水中的甲基蓝和刚果红染料。

2、本发明为实现以上目的采用了如下方案：

3、一种基于铁基金属有机框架衍生的光热蒸发材料的制备方法，其包括以下步骤：

4、s1.将六水合氯化铁和对苯二甲酸单体加入n,n-二甲基甲酰胺溶液中形成均相溶液，再将所述均相溶液转移到特氟龙内衬不锈钢高压釜中反应，反应完成后，将得到的产物离心，乙醇洗涤，干燥后得到mil-101(fe)；

5、s2.将mil-101(fe)在氮气氛围下进行煅烧，得到fe3o4/c光热材料；

6、s3.将所述fe3o4/c光热材料和水超声混合，得到均匀分散液；

7、s4.向均匀分散液中加入n，n′-亚甲基双丙烯酰胺和丙烯酰胺，搅拌均匀，再加入十二烷基硫酸钠，在1200-2000rpm的剧烈机械搅拌后，得到发泡浆料；

8、s5.在温和搅拌情况下，向发泡浆料中依次加入n，n，n′，n′-四甲基乙二胺和过硫酸铵溶液，静置片刻后，得到fe3o4/c基多孔水凝胶光热蒸发材料。

9、优选地，步骤s1中，所述的n,n-二甲基甲酰胺溶液、六水合氯化铁和对苯二甲酸的质量比为75：3.375：1.030，水热反应温度为110℃，反应时间为20h。

10、优选地，步骤s2中，所述的mil-101(fe)在氮气中煅烧的温度为600℃，升温速率为5℃/min，煅烧时间为2h。

11、优选地，步骤s3中，所述的fe3o4/c光热材料和水的质量比为1.5：25，超声时间为5-10min。

12、优选地，步骤s4中，所述的均匀分散液、n，n′-亚甲基双丙烯酰胺、丙烯酰胺和十二烷基硫酸钠的质量比为25：0.5：6.0：0.5。

13、优选地，步骤s5中，所述的n，n，n′，n′-四甲基乙二胺与过硫酸铵溶液的体积比为5：8。

14、本发明实施例还提供了一种基于如上述的制备方法制备得到的光热蒸发材料。

15、本发明实施例还提供了一种如上述的光热蒸发材料在海水淡化和废水处理领域中的应用。

16、通过采用上述技术方案，本发明可以取得以下技术效果：

17、(1)本发明扩展了光热材料的材料池，合成的材料实现了高效的光热转换。

18、(2)本发明的fe3o4/c基多孔水凝胶光热蒸发材料具有优异的孔隙结构和力学性能，结合杂化材料中四氧化三铁的半导体弛豫效应和碳材料的分子热振动，进而使其具有较高的蒸发速率。

19、(3)本发明的fe3o4/c基多孔水凝胶光热蒸发材料展现出优异的海水淡化性能，此外，该光热蒸发材料能有效去除废水中的有机污染物甲基蓝和刚果红染料。

技术特征：

1.一种基于铁基金属有机框架衍生的光热蒸发材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于铁基金属有机框架衍生的光热蒸发材料的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述n,n-二甲基甲酰胺溶液、六水合氯化铁和对苯二甲酸的质量比为75：3.375：1.030，水热反应温度为110℃，反应时间为20h。

3.根据权利要求1所述的一种基于铁基金属有机框架衍生的光热蒸发材料的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述mil-101(fe)在氮气中煅烧的温度为600℃，升温速率为5℃/min，煅烧时间为2h。

4.根据权利要求1所述的一种基于铁基金属有机框架衍生的fe3o4/c光热材料的制备方法，其特征在于，步骤s3中，所述fe3o4/c光热材料和水的质量比为1.5：25，超声时间为5-10min。

5.根据权利要求1所述的一种基于铁基金属有机框架衍生的光热蒸发材料的制备方法，其特征在于，步骤s4中，所述均匀分散液、n，n′-亚甲基双丙烯酰胺、丙烯酰胺和十二烷基硫酸钠的质量比为25：0.5：6.0：0.5。

6.根据权利要求1所述的一种基于铁基金属有机框架衍生的光热蒸发材料的制备方法，其特征在于，步骤s5中，所述n，n，n′，n′-四甲基乙二胺与过硫酸铵溶液的体积比为5：8。

7.一种基于如权利要求1-6任意一项所述的制备方法制备得到的光热蒸发材料。

8.一种如权利要求7所述的光热蒸发材料在海水淡化和废水处理领域中的应用。

技术总结本发明提供了一种基于铁基金属有机框架衍生的光热蒸发材料及其制备方法、应用。制备方法包括：将六水合氯化铁和对苯二甲酸单体加入N,N‑二甲基甲酰胺溶液中形成均相溶液，将均相溶液转移到高压釜中反应，将得到的产物离心，乙醇洗涤，干燥后得到MIL‑101(Fe)；将MIL‑101(Fe)在氮气氛围下煅烧，得到Fe<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;/C光热材料；将Fe<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;/C光热材料和水超声混合得到均匀分散液；加入N，N′‑亚甲基双丙烯酰胺和丙烯酰胺，再加入十二烷基硫酸钠，搅拌后得到发泡浆料；向发泡浆料中依次加入N，N，N′，N′‑四甲基乙二胺和过硫酸铵溶液，静置后得到Fe<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;/C基多孔水凝胶光热蒸发材料。本发明的光热蒸发材料具有优异的蒸发速率和海水淡化性能，并且能有效去除废水中的甲基蓝和刚果红染料。技术研发人员：付明来,周游,苑宝玲,徐垒,陈晨受保护的技术使用者：华侨大学技术研发日：技术公布日：2024/8/5