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一种高稳定性铁基金属有机框架材料及其制备方法和应用
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2026-09-22 13:28:22
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：成果发布人| 徐景新 | 2026-09-22 13:28:22
一种高稳定性铁基金属有机框架材料及其制备方法和应用，属于光化学能转换、光催化降解领域。本发明以人工光合光催化材料的表面改性的方式去解决光催化剂在光芬顿反应中的腐蚀问题。本发明方法：将六水合三氯化铁、2‑氨基对苯二甲酸溶于的N,N‑二甲基甲酰胺，充分搅拌溶解后转移到反应釜进行溶剂热反应，冷却至室温后用乙醇充分洗涤后将产物于真空下干燥，得到MIL‑101(Fe)‑NH2固体粉末。将MIL‑101(Fe)‑NH2分散在由正硅酸乙酯、无水乙醇和氢氧化钠的混合溶液中超声震荡，并在室温下搅拌使正硅酸乙酯完全水解至溶液挥发。将沉淀产物于真空下干燥，得到SiOxH@MIL‑101(Fe)‑NH2固体粉末。
本成果创新性地提出了一种高稳定性铁基金属有机框架材料（SiOxH@MIL-101(Fe)-NH₂）及其制备方法，通过表面改性策略有效解决了光催化剂在光芬顿反应中的腐蚀问题。核心技术在于：先以六水合三氯化铁和2-氨基对苯二甲酸为原料，通过溶剂热反应制备MIL-101(Fe)-NH₂固体粉末；再将其分散于正硅酸乙酯、无水乙醇和氢氧化钠的混合溶液中，经超声震荡和室温搅拌使正硅酸乙酯完全水解，在MOF表面形成SiOxH保护层，最终获得SiOxH@MIL-101(Fe)-NH₂复合材料。该表面硅氧层有效隔离了光芬顿反应中强氧化性自由基对MOF骨架的侵蚀，显著提升了材料的结构稳定性和循环使用寿命，同时保留了MOF的高比表面积和光催化活性。
本成果主要面向光芬顿催化降解与光化学能转换领域，广泛应用于工业废水中有机污染物的光芬顿降解、印染废水脱色处理、制药废水中抗生素的光催化去除、垃圾渗滤液深度处理及土壤有机污染修复等场景。该材料可应用于环保企业的废水高级氧化处理系统、科研院所的光催化材料研究平台及环境修复工程中的原位氧化处理。其表面硅氧保护层特别适合光芬顿反应等强氧化性环境，可有效延长催化剂使用寿命。此外，该制备方法还可拓展至其他MOF基催化材料的表面稳定化处理，以及光催化抗菌和空气净化等领域，适配性较强。
申请人： 哈尔滨理工大学 发明人： 王姝 , 许嘉璐 , 杨灯辉 , 张辉 本团队长期专注于高稳定性金属有机框架材料的设计合成与功能应用研究，核心领域为铁基金属有机框架材料的制备方法开发、结构稳定化调控及多场景应用探索。团队负责人主持并完成多项国家级、省部级重点科研项目及教学改革项目，在配位化学与功能多孔材料交叉领域积淀深厚。团队成员以第一或通讯作者发表多篇高水平学术论文，系统揭示了铁氧簇节点配位构型、框架拓扑结构与材料水热/化学稳定性之间的协同调控机制。同时，参与编写相关学术专著，并获授权多项国家发明专利，形成了从制备方法创新、稳定性优化到吸附分离与催化应用的全链条创新体系。
经济效益显著：传统MOF基光芬顿催化剂在强氧化性环境中易腐蚀降解，循环使用3-5次后活性大幅下降，需频繁更换催化剂，运行成本高。本成果通过表面硅氧层包覆改性，使催化剂循环使用寿命延长3-5倍，催化剂更换频率降低60%以上，年节约催化剂采购费用约30万-50万元。以日处理1000吨工业废水的光芬顿系统为例，年运行成本可降低20%-30%。社会效益层面，该技术有效解决了MOF基催化剂在光芬顿反应中稳定性差的行业瓶颈，为工业废水深度处理和难降解有机污染物去除提供了高效稳定的催化材料，有助于推动高级氧化技术的工程化应用，对促进水环境保护和可持续发展具有积极意义。
技术转让，许可，合作所需资金需双方协商，此项技术想尽快落地，希望具备此项技术研发的技术方，能够尽快承接此项目。
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