一种ZIF-8功能织物及其制备方法与流程

本发明涉及功能性织物技术领域，具体涉及一种zif-8功能织物及其制备方法。

背景技术：

近年来，随着印染工业的兴起与发展，印染废水已成为一类主要的环境污染源。由于染料种类繁多、成分复杂，印染废水已经成为环境治理中比较突出的问题。目前处理印染废水的常用方法有物理法、化学法、生物降解法和光催化法。光催化降解作为一种环境友好的新技术具有无毒、能耗低、操作简便、反应条件温和、适用范围广、能有效去除废水中的有机污染物等优点，在染料污水处理中占有很大的优势。但是，催化剂的难回收与重复利用阻碍了光催化技术的进一步商业化。

织物具有疏松多孔的结构特点，广泛地应用于负载光催化剂模板，解决粉末光催化剂难回收的问题。常用方法是将光催化剂通过水热生长方法负载在织物表面，赋予其良好的光催化降解性能和易于回收循环使用性。由于去质子化的2-甲基咪唑和锌离子在溶液中迅速成核，在溶液中生成zif-8沉淀，从而抑制zif-8在织物表面生长。

通过对纤维表面引入聚多巴胺，利用聚多巴胺的儿茶酚及氨基官能团可与zn²⁺鳌合作用，在纤维表面形成zn²⁺络合物，作为锌源诱导zif-8在纤维表面生长。这种方法可使得zif-8在纤维表面均匀生长，因为zn²⁺在纤维表面存在，诱导去质子化的2-甲基咪唑像纤维表面聚集，从而zif-8在纤维表面生长，同时又由于聚多巴胺具有较强的粘附性，可以提高zif-8与纤维表面结合力。通过多巴胺诱导zif-8在织物基底原位生长不仅能有效去除废水中染料，还能解决回收循环利用问题，具有工业应用前景。

技术实现要素：

为了解决zif-8晶体与载体之间界面作用力弱，稳定性差的缺点；解决织物表面成核位点少，晶体难以在织物表面生长的缺点，本发明的目的在于提供方案首先在织物表面引入锌离子-多巴胺层，经2-甲基咪唑的活化制备zif-8功能棉织物。聚多巴胺涂层不仅增强纤维与zif-8膜的结合力，同时诱导锌离子在纤维表面聚集，从而促进zif-8晶体在纤维表面均匀生长。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种zif-8功能织物的制备方法，包括以下步骤：

1)锌离子-多巴胺织物的制备：向tris-hcl缓冲溶液中加入多巴胺和氯化锌，然后织物浸渍其中，获得锌离子-多巴胺织物；

2)锌离子-多巴胺织物的活化：将步骤1)所得锌离子-多巴胺织物在2-甲基咪唑的甲醇溶液中进行活化；

3)zif-8功能织物的制备：将氯化锌、甲酸钠、2-甲基咪唑和甲醇配制zif-8合成液，将步骤2)活化后的所述锌离子-多巴胺织物浸没在该溶液中进行反应，洗涤干燥后得到zif-8功能织物。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

具体的，在步骤1)中，所述tris-hcl缓冲溶液在室温下配置，其中tris浓度为10mm，用naoh调节ph至8.5±0.2。在步骤1)中，所述多巴胺浓度为1-5g/l，氯化锌浓度为1-5g/l，浸渍条件为室温振荡1h-48h。上述操作能够将zn²⁺掺杂到多巴胺溶液中，然后将织物浸没在多巴胺溶液中。其中所述tris-hcl缓冲溶液为三羟甲基氨基甲烷与盐酸混合的缓冲溶液。

具体的，在步骤2)中，所述2-甲基咪唑的甲醇溶液浓度为5m，所述活化条件为50℃-60℃下活化2h-2.5h。

具体的，在步骤3)中，所述氯化锌、甲酸钠、2-甲基咪唑和甲醇的用量摩尔配比为1:1:2:313。

具体的，在步骤4)中，所述反应在聚四氟乙烯反应釜中进行，所述反应条件为85℃反应24h，所述洗涤采用甲醇洗涤2-3次，所述干燥在60℃下进行。

此外，本发明还提供了一种zif-8功能织物，其采用上述zif-8功能织物的制备方法制备而成。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1本发明提供的一种zif-8功能织物的低倍数sem图；

图2本发明提供的一种zif-8功能织物的高倍数sem图；

图3本发明提供的一种zif-8功能织物的降解亚甲基蓝染料效率；

图4本发明提供的一种zif-8功能织物重复利用三次降解亚甲基蓝染料的效率。

具体实施方式

以下结合附图1-4对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1：zif-8功能织物的制备

(1)锌离子-多巴胺织物的制备：室温环境配制10mm三羟甲基氨基甲烷(tris-hcl)缓冲溶液，用naoh调节ph至8.5；取适量上述缓冲溶液，同时溶解一定量的多巴胺和氯化锌(多巴胺浓度为2g/l，氯化锌浓度为4g/l)，将zn²⁺掺杂到多巴胺溶液中，然后将织物浸没在多巴胺溶液中，室温振荡24h。

(2)锌离子-多巴胺织物的活化：将上述步骤(1)处理后的织物浸没在上述相同体积的5m2-甲基咪唑的甲醇溶液中，50℃活化2h。

(3)zif-8功能织物的制备：将0.538g氯化锌(zncl2)，0.258g甲酸钠(nacooh)，0.648g2-甲基咪唑加入50ml甲醇(ch3oh)中配制zif-8合成液，然后将其转入到聚四氟乙烯反应釜中，将步骤(2)活化后的锌离子-多巴胺织物浸没在溶液中，85℃反应24h，用甲醇洗涤2-3次，60℃干燥5h，最后得到zif-8功能织物。

实施例2：zif-8功能织物的制备

(1)锌离子-多巴胺织物的制备：室温环境配制10mm三羟甲基氨基甲烷(tris-hcl)缓冲溶液，用naoh调节ph至8.4；取适量上述缓冲溶液，同时溶解一定量的多巴胺和氯化锌(多巴胺浓度为2.1g/l，氯化锌浓度为4.1g/l)，将zn²⁺掺杂到多巴胺溶液中，然后将织物浸没在多巴胺溶液中，室温振荡24h。

(2)锌离子-多巴胺织物的活化：将上述步骤(1)处理后的织物浸没在上述相同体积的5m2-甲基咪唑的甲醇溶液中，60℃活化2.5h。

(3)zif-8功能织物的制备：将0.7532g氯化锌(zncl2)，0.3612g甲酸钠(nacooh)，0.9072g2-甲基咪唑加入70ml甲醇(ch3oh)中配制zif-8合成液，然后将其转入到聚四氟乙烯反应釜中，将步骤(2)活化后的锌离子-多巴胺织物浸没在溶液中，85℃反应22h，用甲醇洗涤3次，60℃干燥6h，最后得到zif-8功能织物。

实施例3：zif-8功能织物的制备

(1)锌离子-多巴胺织物的制备：室温环境配制10mm三羟甲基氨基甲烷(tris-hcl)缓冲溶液，用naoh调节ph至8.7；取适量上述缓冲溶液，同时溶解一定量的多巴胺和氯化锌(多巴胺浓度为1.8g/l，氯化锌浓度为3.9g/l)，将zn²⁺掺杂到多巴胺溶液中，然后将织物浸没在多巴胺溶液中，室温振荡22h。

(2)锌离子-多巴胺织物的活化：将上述步骤(1)处理后的织物浸没在上述相同体积的5m2-甲基咪唑的甲醇溶液中，50℃活化2.5h。

(3)zif-8功能织物的制备：将0.9684g氯化锌(zncl2)，0.4644g甲酸钠(nacooh)，1.1664g2-甲基咪唑加入50ml甲醇(ch3oh)中配制zif-8合成液，然后将其转入到聚四氟乙烯反应釜中，将步骤(2)活化后的锌离子-多巴胺织物浸没在溶液中，85℃反应22h，用甲醇洗涤2次，60℃干燥，最后得到zif-8功能织物。

实施例4：zif-8功能织物对亚甲基蓝的光催化降解

将本发明得到的zif-8功能织物的光催化性能通过在全光照射条件下降解染料亚甲基蓝(mb)进行表征。将0.5gzif-8功能织物加入玻璃反应容器，然后加入100ml染料溶液，染料亚甲基蓝的初始浓度为10mg/l。在光照之前首先在黑暗条件下搅拌30min，催化剂和染料达到吸附－脱附平衡后，打开cel-hxuv300型氙灯光源进行光催化反应。光照之后每隔20min取样，用specord@210plus型紫外可见分光光度计测定溶液中残留染料吸光度，然后根据溶液吸光度的变化来计算染料的降解率。其中所得降解亚甲基蓝染料效率如图3所示。

降解率(％)＝(c0-ct)/ct＝(a0-at)/at

c0：染料溶液的初始浓度；ct为光照t时刻染料溶液的浓度；a0染料溶液的初始吸光度，at光照后t时刻染料溶液的吸光度；

实施例5：zif-8功能织物的重复利用稳定性

将对亚甲基蓝进行光催化降解的zif-8功能棉织物从染料溶液中取出，在烘箱中60℃烘干，然后将其加入到100ml染料溶液，染料亚甲基蓝的初始浓度为10mg/l。在光照之前首先在黑暗条件下搅拌30min，催化剂和染料达到吸附－脱附平衡后，打开cel-hxuv300型氙灯光源进行光催化反应。光照之后每隔20min取样，用specord@210plus型紫外可见分光光度计测定溶液中残留染料吸光度，然后根据溶液吸光度的变化来计算染料的降解率。重复三次得到zif-8功能织物的重复利用稳定性。结果如图4所示。

由实施例4和5的实验表明：通过在全光照射下降解亚甲基蓝(mb)来评价zif-8功能织物的光催化活性，结果如图3所示：当辐照时间达到190min时，亚甲基蓝溶液的吸光度没有明显的吸收峰，亚甲基的降解率为92.6％。经过三次循环试验，结果如图4所示，zif-8功能织物的光催化活性仅略有降解，降解率在190min内达到90.7％，这些结果表明zif-8功能织物具有较好的光催化降解性能，并且光催化剂具有良好的重复使用稳定性，在染料废水的处理上具有很大的应用前景。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。