抑制水华蓝藻的二氧化钛@金属有机骨架复合材料及其制备方法和应用与流程
本发明涉及光催化材料，特别是涉及一种抑制水华蓝藻的二氧化钛@金属有机骨架复合材料及其制备方法和应用。
背景技术：
1、水环境污染已成为全球关注的重要问题，来自农业排放、工业废水、城市污水、化学品及废弃物排放、全球气候变暖频发的洪水、暴雨等因素导致水环境中的化学物质和微生物超过安全限制，对人类健康和生态系统造成威胁。特别是淡水(如内部河流、湖泊、景观水域等)容易受到高氮磷营养物质的影响产生富营养化引起蓝藻水华爆发，使水质恶化甚至产生微囊藻毒素。
2、目前，常用的治理方法包括物理法、化学法、生物法。但现有方法存在人工打捞工作量大、置换水体的水资源巨大、材料成本高、效率低、对水体产生毒性影响、二次污染等问题。因此，研究有效抑制藻类生长、改善水质的方法对保障水环境安全和人类生命健康具有重要意义。
3、二氧化钛(tio2)是一种广泛使用的绿色环保型光催化材料，在降解水环境中的有机污染物及微囊藻方面受到关注。但由于该材料带隙较宽，主要在紫外光条件下发挥光催化活性，产生自由基活性物质，降解污染物。而在可见光条件下，其光催化活性较低。并且在实际使用中，tio2还面临着如下问题：在水溶液中容易发生聚集、电荷分离度较低、比表面积较低、吸附性较差、表面容易被有机物覆盖影响自由基的产生等，均影响tio2的光催化活性。
4、本申请就是在此基础上，创设性的研发一种抑制水华蓝藻的二氧化钛@金属有机骨架复合材料及其制备方法和应用，使其能在可见光条件下达到有效降解蓝藻的目的，并能提升蓝藻降解效率，且成本低，耗能低，绿色环保，从而达到控制藻类水华发展，有利于水资源的循环使用。
技术实现思路
1、本发明要解决的技术问题是提供一种抑制水华蓝藻的二氧化钛@金属有机骨架复合材料，使其能在可见光条件下达到有效降解蓝藻的目的，并能提升蓝藻降解效率，且成本低，耗能低，绿色环保，从而达到控制藻类水华发展，有利于水资源的循环使用，从而克服现有的抑制水华蓝藻技术存在的不足。
2、为解决上述技术问题，本发明提供一种抑制水华蓝藻的二氧化钛@金属有机骨架复合材料，所述复合材料由二氧化钛、二水合醋酸锌和3-甲基-1,2,4-三氮唑混合制备而成，其中，二水合醋酸锌与3-甲基-1,2,4-三氮唑的摩尔比为1:14，二氧化钛与3-甲基-1,2,4-三氮唑的投料重量比为10.0-100.0mg/g。
3、进一步改进，所述二氧化钛与3-甲基-1,2,4-三氮唑的投料重量比为10.0-50.0mg/g。
4、进一步改进，所述复合材料的制备方法为：将所述二氧化钛、二水合醋酸锌加入到3-甲基-1,2,4-三氮唑水溶液中，室温下搅拌1-12h，离心后用去离子水洗涤，真空干燥，得到所述的抑制水华蓝藻的二氧化钛@金属有机骨架复合材料。即所述二氧化钛@金属有机骨架复合材料由二氧化钛、二水合醋酸锌和3-甲基-1,2,4-三氮唑在水中通过自组装法制备而成。
5、作为本发明的又一改进，本发明还提供一种抑制水华蓝藻的二氧化钛@金属有机骨架复合材料的制备方法。所述复合材料的制备方法为：将二氧化钛、二水合醋酸锌加入到3-甲基-1,2,4-三氮唑水溶液中，室温下搅拌2-12h，离心后用去离子水洗涤，真空干燥，得到所述的抑制水华蓝藻的二氧化钛@金属有机骨架复合材料，其中，二水合醋酸锌与3-甲基-1,2,4-三氮唑的摩尔比为1:14，二氧化钛与3-甲基-1,2,4-三氮唑的投料重量比为10.0-100.0mg/g。较优的，所述二氧化钛与3-甲基-1,2,4-三氮唑的投料重量比为10.0-50.0mg/g。
6、作为本发明的另一改进，本发明还提供上述的抑制水华蓝藻的二氧化钛@金属有机骨架复合材料在抑制水华蓝藻中的应用。
7、进一步改进，所述复合材料能实现紫外-可见光条件下有效降解蓝藻。
8、具体应用方法为：将所述复合材料直接投放至净化池中，通过控制净化池入水口流速，利用太阳光或室内灯光进行光催化降解蓝藻。或者，将所述复合材料加水配置成混合溶液，喷晒在水华水体的表面，进行光催化降解蓝藻。
9、本发明中由二水合醋酸锌与3-甲基-1,2,4-三氮唑形成的金属有机骨架材料(maf-7)具有多孔性、良好的有机试剂稳定性和水溶液稳定性。本发明将tio2与maf-7前体物质在水溶液中通过自组装形成异质结光催化复合材料，其中maf-7的配体富含n原子，发挥电子供体作用，能够增强t io2@maf-7复合材料结构中的π-电子密度，有利于电荷的分散和转移。并且，maf-7具有较大的比表面积，有利于目标物的吸附和扩散。在此机理基础上，本发明二氧化钛@金属有机骨架复合材料具有明显的降解蓝藻作用，且成本低，耗能低，绿色环保，从而达到控制藻类水华发展，有利于水资源循环使用的目的。
10、本发明二氧化钛@金属有机骨架复合材料在抑制水华蓝藻中的应用时，不仅应用方法简单，易操作，还能实现在紫外-可见光条件下达到有效降解蓝藻的目的，实际应用更强，范围更广。
技术特征：
1.一种抑制水华蓝藻的二氧化钛@金属有机骨架复合材料，其特征在于，所述复合材料由二氧化钛、二水合醋酸锌和3-甲基-1,2,4-三氮唑混合制备而成，其中，二水合醋酸锌与3-甲基-1,2,4-三氮唑的摩尔比为1:14，二氧化钛与3-甲基-1,2,4-三氮唑的投料重量比为10.0-100.0mg/g。
2.根据权利要求1所述的二氧化钛@金属有机骨架复合材料，其特征在于，所述二氧化钛与3-甲基-1,2,4-三氮唑的投料重量比为10.0-50.0mg/g。
3.根据权利要求1所述的二氧化钛@金属有机骨架复合材料，其特征在于，所述复合材料的制备方法为：将所述二氧化钛、二水合醋酸锌加入到3-甲基-1,2,4-三氮唑水溶液中，室温下搅拌1-12h，离心，用去离子水洗涤，真空干燥，得到所述的抑制水华蓝藻的二氧化钛@金属有机骨架复合材料。
4.一种抑制水华蓝藻的二氧化钛@金属有机骨架复合材料的制备方法，其特征在于，所述复合材料的制备方法为：将二氧化钛、二水合醋酸锌加入到3-甲基-1,2,4-三氮唑水溶液中，室温下搅拌1-12h，离心，用去离子水洗涤，真空干燥，得到所述的抑制水华蓝藻的二氧化钛@金属有机骨架复合材料，其中，二水合醋酸锌与3-甲基-1,2,4-三氮唑的摩尔比为1:14，二氧化钛与3-甲基-1,2,4-三氮唑的投料重量比为10.0-100.0mg/g。
5.根据权利要求4所述的二氧化钛@金属有机骨架复合材料的制备方法，其特征在于，所述二氧化钛与3-甲基-1,2,4-三氮唑的投料重量比为10.0-50.0mg/g。
6.权利要求1至3任一项所述的抑制水华蓝藻的二氧化钛@金属有机骨架复合材料在抑制水华蓝藻中的应用。
7.权利要求6所述的抑制水华蓝藻的二氧化钛@金属有机骨架复合材料在抑制水华蓝藻中的应用，其特征在于，所述复合材料能实现紫外-可见光条件下有效降解蓝藻。
8.权利要求7所述的抑制水华蓝藻的二氧化钛@金属有机骨架复合材料在抑制水华蓝藻中的应用，其特征在于，应用方法为：将所述复合材料直接投放至净化池中，通过控制净化池入水口流速，利用太阳光或室内灯光进行光催化降解蓝藻。
9.权利要求7所述的抑制水华蓝藻的二氧化钛@金属有机骨架复合材料在抑制水华蓝藻中的应用，其特征在于，应用方法为：将所述复合材料加水配置成混合溶液，喷晒在水华水体的表面，进行光催化降解蓝藻。
技术总结
本发明公开了一种抑制水华蓝藻的二氧化钛@金属有机骨架复合材料及其制备方法和应用。该复合材料由二氧化钛、二水合醋酸锌和3‑甲基‑1,2,4‑三氮唑在水中通过自组装法制备而成，二水合醋酸锌与3‑甲基‑1,2,4‑三氮唑摩尔比为1:14，二氧化钛与3‑甲基‑1,2,4‑三氮唑投料重量比为10.0‑100.0mg/g。本发明二氧化钛@金属有机骨架复合材料具有明显的降解蓝藻作用，且成本低，耗能低，绿色环保，从而达到控制藻类水华发展，有利于水资源循环使用的目的。本发明复合材料在抑制水华蓝藻时，不仅应用方法简单，易操作，还能实现在紫外‑可见光条件下达到有效降解蓝藻的目的，实际应用更强，范围更广。
技术研发人员：杨丽娜,邓平晔,谢孟峡,闫志勇,范文浩,杨颖
受保护的技术使用者：北京市科学技术研究院分析测试研究所（北京市理化分析测试中心）
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23