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CN112844320A - 一种碳材料包裹尖晶石铁氧化物原位生长MOFs吸附催化复合体及其制备方法与应用 - Google Patents

一种碳材料包裹尖晶石铁氧化物原位生长MOFs吸附催化复合体及其制备方法与应用 Download PDF

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CN112844320A CN202011570957.1A CN202011570957A CN112844320A CN 112844320 A CN112844320 A CN 112844320A CN 202011570957 A CN202011570957 A CN 202011570957A CN 112844320 A CN112844320 A CN 112844320A
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Abstract

本发明公开了一种碳材料包裹尖晶石铁氧化物原位生长MOFs吸附催化复合体及其制备方法和在水处理催化方面的应用，制备方法包括：1)准备磁性纳米材料，2)将步骤1)中得到的纳米尖晶石铁氧体与碳材料、超纯水以一定比例制备碳材料包裹的磁性尖晶石铁氧化物TFe2O4；3)将步骤2)得到的碳材料包裹的磁性TFe2O4与有机配体、超纯水以一定比例制备碳材料包裹的磁性碳材料原位生长MOFs材料，即为碳材料包裹尖晶石铁氧化物TFe2O4原位生长MOFs吸附催化复合体。本发明的复合体制备工艺操作简单、原材料来源丰富、制作成本低，磁性回收能力强、再生性能优异，能高效吸附去除水中重金属和痕量有机物。

Description

一种碳材料包裹尖晶石铁氧化物原位生长MOFs吸附催化复合 体及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于水环境复合污染治理领域，涉及碳材料包裹尖晶石铁氧化物(TFe2O4)原位生长MOFs吸附催化复合体及其制备方法和在水处理和催化方面的应用。
背景技术
我国是一个水资源短缺的国家，在世界缺水国家中排名第13名，占国土面积50％以上的地区干旱缺水。由于水环境的污染，使我国有限的水资源更加短缺。由于经济的高速发展，在短短20年中国民经济经历了发达国家几十年的发展历程，但与此同时我国也发生了特有的复合污染问题。水环境的复合污染表现在发达国家不同时期的水污染问题在中国短期内集中爆发，点源、面源、降雨和底泥中污染物的释放形成了对水体污染的时间和空间复合：有机物、氮、磷等营养物质，难降解有机物和重金属等有毒物质的共存，形成了水环境的复合污染。因此需要开发出新的具有高效除去污染物的材料应用到水污染物处理的领域中。
金属-有机框架(Metal-Organic Frameworks)，简称MOFs，是由有机配体和金属离子或团簇通过配位键自组装形成的具有分子内孔隙的有机-无机杂化材料。MOFs由金属中心和有机配体构成，它们通过配位键自组装，形成几乎无限的晶体网络。此外，MOFs还具有超高的表面积、热稳定性和机械稳定性、大孔隙体积、优异的主-客体化学和适应性功能，其在吸附、催化、气体储存和分离方面表现出优异的性能。MOFs难以从大量反应溶液中分离出来的缺点限制了其实际应用。
TFe2O4是一种磁性混合金属氧化物(其中T为过渡金属元素)，其对硫酸盐自由基、H2O2降解有机物有一定催化作用，铁氧体材料有着较大的比表面积和较多的活性位点因而具备较强的净水能力，使得它在水处理的吸附和降解方面有着非常重要的作用。而且TFe2O4中的金属离子可以作为MIL-100(Fe)的金属中心，可以不用额外的添加金属离子作为MOF材料的金属中心，通过水热反应合成催化剂同时具有过硫酸盐催化性能和磁性材料。然而，TFe2O4材料的高表面积和独特的磁性，导致其在实际应用中容易聚集，影响催化效率。因此，采用一些高导电性的碳质材料作为TFe2O4的基体，以均匀分布活性位点，提高催化性能。
通过合成具有核壳结构的磁性化MIL-100(Fe)材料是一种非常具有吸引力的功能化MOFs材料，其结合了MOFs材料、TFe2O4和碳材料的优点，具备高活性位点、磁性和高的比表面积，可以广泛的应用于水污染治理体系中。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是现有技术中MOF材料在溶液中难以分离，针对该技术问题，本发明提供了一种工艺操作简单、原材料来源丰富、制作成本低，磁性回收能力强、再生性能优异，能高效吸附去除水中重金属、有机物(也可以去除水中痕量有机物)的碳材料包裹尖晶石铁氧化物TFe2O4原位生长MOFs吸附催化复合体及其制备方法和应用。该复合体具有易分离、催化活性高的优点，而且本发明采用CuFe2O4作为金属活性中心，这也相应避免了加入外来金属离子再次污染而带来的麻烦。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种碳材料包裹尖晶石铁氧化物TFe2O4原位生长MOFs吸附催化复合体的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
1)准备磁性纳米材料，所述磁性纳米材料是合成法合成或购买的纳米尖晶石铁氧体；
2)将步骤1)中得到的纳米尖晶石铁氧体与碳材料、超纯水以一定比例制备碳材料包裹的磁性尖晶石铁氧化物TFe2O4；
其中，T为过渡金属元素；
进一步地，所述T为Cu，Co，Mn，Zn，Ni的一种或几种；
更进一步地，所述T为Cu，Co，Mn的一种或几种；
3)将步骤2)得到的碳材料包裹的磁性尖晶石铁氧化物TFe2O4与有机配体、超纯水以一定比例制备碳材料包裹的磁性碳材料原位生长MOFs材料，即为碳材料包裹尖晶石铁氧化物TFe2O4原位生长MOFs吸附催化复合体；
进一步地，所述磁性纳米材料是水热合成法合成的纳米尖晶石铁氧体。
进一步地，作为优选技术方案，上述制备方法包括以下步骤：
1)纳米尖晶石铁氧体的制备：将摩尔比例为1:2的T2+/Fe3+(2.5mM-10mM)溶液用NH4OH调节pH大于10，水浴70～100℃加热搅拌1h以上，加热过程中保持溶液pH大于10，反应结束后用磁铁收集有磁性的黑色沉淀，分别用乙醇和超纯水清洗3-4遍，收集产物，即为纳米尖晶石铁氧体；
2)将步骤1)制备得到的纳米尖晶石铁氧体与碳材料在超纯水中混合，混合溶液在恒温磁力搅拌器中于室温、转速20～40rpm的条件下反应不低于1h，得到碳材料包裹的磁性尖晶石铁氧化物TFe2O4；其中，纳米尖晶石铁氧体、碳材料的质量比为(4～10)：(0～1)，其中，固体(纳米尖晶石铁氧体与碳材料)与超纯水的质量比为(3～6):(200～300)。
3)将步骤2)制备得到的碳材料包裹的磁性尖晶石铁氧化物TFe2O4与有机配体、超纯水混合，常温搅拌超声至少1h得到均一悬浮液，然后将其转移至聚四氟乙烯反应釜中，在90～150℃反应一段时间，将反应后的产物转移至小烧杯，分别用超纯水和乙醇洗涤离心，干燥，得到的产品即为碳材料包裹尖晶石铁氧化物TFe2O4原位生长MOFs吸附催化复合体；
其中，所述碳材料包裹的磁性尖晶石铁氧化物TFe2O4：有机配体：超纯水的质量比为(2-4)：(1-2)：(200-300)；
进一步地，均一悬浮液转移至聚四氟乙烯反应釜中后的反应时间为10h以上；优选为12h以上；
进一步地，干燥温度为40℃以上；优选为55～65℃，进一步优选为60℃；
进一步地，干燥时间为5h以上；优选为8h以上；进一步优选为8～10h。
所述纳米尖晶石铁氧体：碳材料的质量比为(5-10)：1。
进一步地，所述碳材料是多壁碳纳米管、石墨烯/氧化石墨烯、生物碳的一种或多种的组合。
作为优选，所述纳米尖晶石铁氧体的粒径是20-50nm；
进一步地，所述碳材料的比表面积是50-300m2/g；
进一步地，所述碳化材料是多壁碳纳米管时，所述多壁碳纳米管的比表面积是80-250m2/g，孔隙体积为0.4-1.2cm3/g；
进一步地，所述碳材料是氧化石墨烯。
所述有机配体可以是脂肪羧酸、芳香羧酸以及氮杂环羧酸类物质；例如酒石酸，苯甲酸，均苯三甲酸等。
进一步地，所述有机配体为均苯三甲酸(H3BTC)；
进一步地，所述碳材料包裹尖晶石铁氧化物TFe2O4原位生长MOFs吸附催化复合体中，所述原位生长MOFs是生长在碳材料包裹的铁氧体上。
本发明还公开了一种上述制备方法制备得到的碳材料包裹尖晶石铁氧化物TFe2O4原位生长MOFs吸附催化复合体。
进一步的，所述碳材料包裹尖晶石铁氧化物TFe2O4原位生长MOFs吸附催化复合体的尺寸是10-100nm，饱和磁化强度为15-35emu/g。
本发明还公开了一种上述碳材料包裹尖晶石铁氧化物TFe2O4原位生长MOFs吸附催化复合体在制备水处理吸附剂和/或水处理过滤柱填充材料中的应用。
发明还公开了一种上述的碳材料包裹尖晶石铁氧化物TFe2O4原位生长MOFs吸附催化复合体在催化PMS、PDS、H2O2、FeO4 2-以及FeO4 2-/H2O2降解有机污染物方面的应用。
本发明的优点是：
1、本发明提供了一种碳材料包裹尖晶石铁氧化物TFe2O4原位生长MOFs吸附催化复合体的制备方法、吸附催化复合体及其应用。选取磁性纳米材料、碳化材料、MOFs等，制备出最适用于新兴有机污染物的吸附催化剂，特别适合危害大、环境持久性长、难降解的复合污染体。制备方法简单，原材料来源丰富，可直接通过水热合成等原位生成复合的吸附催化复合材料，其吸附和催化性能优异。
2、利用本发明所制备的碳材料包裹尖晶石铁氧化物(TFe2O4)原位生长MOFs复合材料用于催化PMS、PDS、H2O2、FeO4 2-以及FeO4 2-/H2O2等高级氧化技术降解新兴有机污染物方面的应用，降解率高，去除率可以达到99％，10min内去除率可达99.4％，30min中内去除率可达99.7％，而有机物痕量去除率可达99.3％，并且，同时去除重金属和有机物，效果依然不受影响。
3、本发明所提供的碳材料包裹尖晶石铁氧化物TFe2O4原位生长MOFs吸附催化复合体的制备方法，工艺操作简单、原材料来源丰富、制作成本低；该复合吸附剂磁性回收能力强、再生性能优异(连续使用10次以上，甲醇或水洗脱，再次循环利用，还可以达到95％以上)，能高效催化去除水中有机物污染物。
4、本发明制备的碳材料包裹尖晶石铁氧化物TFe2O4原位生长MOFs吸附催化复合体酸碱活性位点丰富，在广泛pH值下能很好催化PMS高级氧化技术产生自由基矿化水中新兴有机污染物。
5、本发明通过水热合成的尖晶石铁氧体纳米材料对MIL-100(Fe)进行改性修饰，提升了材料的磁性回收能力，同时可根据应用环境来精确控制磁性纳米材料的用量。
6、本发明制备得到的碳材料包裹尖晶石铁氧化物TFe2O4原位生长MOFs吸附催化复合体的重复利用性、稳定性和磁性回收性能、催化性能都得到显著提高，可高效降解新兴污染物，应用范围广。
附图说明
图1是本发明所提供的碳材料包裹尖晶石铁氧化物(CuFe2O4)原位生长MOFs的吸附催化复合体的XRD图。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明进一步说明，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为属于本发明的保护范围。
一种碳材料包裹尖晶石铁氧化物TFe2O4原位生长MOFs吸附催化复合体的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
1)准备磁性纳米材料，所述磁性纳米材料是合成法合成或购买的纳米尖晶石铁氧体；
在一些实施例中，作为优选技术方案，所述磁性纳米材料是水热合成法合成的尖晶石铁氧体。
2)将步骤1)中得到的纳米尖晶石铁氧体与碳材料、超纯水以一定比例制备碳材料包裹的磁性尖晶石铁氧化物TFe2O4；
其中，T为过渡金属元素；
在一些实施例中，所述T为Cu，Co，Mn，Zn，Ni的一种或几种；
作为优选实施例，所述T为Cu，Co，Mn的一种或几种；
3)将步骤2)得到的碳材料包裹的磁性尖晶石铁氧化物TFe2O4与有机配体、超纯水以一定比例制备碳材料包裹的磁性碳材料原位生长MOFs材料，即为碳材料包裹尖晶石铁氧化物TFe2O4原位生长MOFs吸附催化复合体；
在一些实施例中，上述制备方法包括以下步骤：
1)纳米尖晶石铁氧体的制备：将摩尔比例为1:2的T2+/Fe3+(2.5mM-10mM)溶液用NH4OH调节pH大于10，水浴70～100℃加热搅拌1h以上，加热过程中保持溶液pH大于10，反应结束后用磁铁收集有磁性的黑色沉淀，分别用乙醇和超纯水清洗3-4遍，收集产物，即为纳米尖晶石铁氧体；
2)将步骤1)制备得到的纳米尖晶石铁氧体与碳材料在超纯水中混合，混合溶液在恒温磁力搅拌器中于室温、转速20～40rpm的条件下反应不低于1h，得到碳材料包裹的磁性TFe2O4；其中，纳米尖晶石铁氧体、碳材料的质量比为(4～10)：(0～1)，其中，固体(纳米尖晶石铁氧体与碳材料)与超纯水的质量比为(3～6):(200～300)。
在一些实施例中，所述纳米尖晶石铁氧体：碳材料的质量比为(5-10)：1。
3)将步骤2)制备得到的碳材料包裹的磁性尖晶石铁氧化物TFe2O4与有机配体、超纯水混合，常温搅拌超声至少1h得到均一悬浮液，然后将其转移至聚四氟乙烯反应釜中，在90～150℃反应一段时间，将反应后的产物转移至小烧杯，分别用超纯水和乙醇洗涤离心，干燥，得到的产品即为碳材料包裹尖晶石铁氧化物TFe2O4原位生长MOFs吸附催化复合体；
其中，所述碳材料包裹的磁性尖晶石铁氧化物TFe2O4：有机配体：超纯水的质量比为(2-4)：(1-2)：(200-300)；
作为优选实施例，均一悬浮液转移至聚四氟乙烯反应釜中后的反应时间为10h以上；为取得更好的效果反应时间为12h以上；
在一些实施例中，干燥温度为40℃以上；优选为55～65℃，进一步优选为60℃；
在一些实施例中，干燥时间为5h以上；优选为8h以上；进一步优选为8～10h。
作为优选实施例，本发明所述碳材料是多壁碳纳米管、石墨烯/氧化石墨烯、生物碳的一种或多种的组合。
在一些实施例中，作为优选技术方案，所述磁性纳米材料的粒径是20-50nm；
在一些实施例中，作为优选技术方案，所述碳材料的比表面积是50-300m2/g；
在一些实施例中，作为优选技术方案，所述碳化材料是多壁碳纳米管时，所述多壁碳纳米管的比表面积是80-250m2/g，孔隙体积为0.4-1.2cm3/g；
在一些实施例中，作为优选技术方案，所述碳材料是氧化石墨烯。
在一些实施例中，所述有机配体可以是脂肪羧酸、芳香羧酸以及氮杂环羧酸类物质；如脂肪羧酸、芳香羧酸以及氮杂环羧酸类物质；例如酒石酸，苯甲酸，均苯三甲酸等。
作为优选实施例，所述有机配体可以为均苯三甲酸(H3BTC)；
进一步地，所述碳材料包裹尖晶石铁氧化物TFe2O4原位生长MOFs吸附催化复合体中，所述原位生长MOFs是生长在碳材料包裹的铁氧体上。
本发明还公开了一种根据上述制备方法制备得到的碳材料包裹尖晶石铁氧化物TFe2O4原位生长MOFs吸附催化复合体。
在一些实施例中，制备得到的碳材料包裹尖晶石铁氧化物TFe2O4原位生长MOFs吸附催化复合体的尺寸是100-100nm，饱和磁化强度为15-35emu/g。
本发明还公开了一种上述的碳材料包裹尖晶石铁氧化物TFe2O4原位生长MOFs吸附催化复合体在制备水处理吸附剂和/或水处理过滤柱填充材料中的应用。
该碳材料包裹尖晶石铁氧化物TFe2O4原位生长MOFs吸附催化复合体在现有技术中的水处理吸附剂中，水处理过滤柱的填充材料中均可应用，此处不做限制。
例如，在过滤柱中，为ABA三层，A层为砂石层(例如1cm厚度，防止填料流失)，B层(例如5cm厚度)为本发明的碳材料包裹尖晶石铁氧化物TFe2O4原位生长MOFs吸附催化复合体，待处理污水依次通过ABA层，即可完成吸附过滤。
本发明还公开了一种上述的碳材料包裹尖晶石铁氧化物TFe2O4原位生长MOFs吸附催化复合体在催化PMS、PDS、H2O2、FeO4 2-以及FeO4 2-/H2O2降解有机污染物方面的应用。在以下实施例中举例说明，但以下实施例不作为对此的限制。
接下来以具体实施例来对本发明进行说明，但是以下实施例不对本发明的保护范围进行限制。
实施例1
碳材料包裹尖晶石铁氧化物TFe2O4原位生长MOFs吸附催化复合体(CuFe2O4@GO@MIL-100(Fe)，过渡金属为铜，碳材料为氧化石墨烯，有机配体为均苯三甲酸)的制备：
1)纳米尖晶石铁氧体的制备：将3mMCu2+/Fe3+(摩尔比例为1:2)溶液用NH4OH调节pH大于10，水浴90℃加热搅拌90min，加热过程中保持溶液pH大于10，反应结束后用磁铁收集有磁性的黑色沉淀，分别用乙醇和超纯水清洗3-4遍，收集产物，即为纳米尖晶石铁氧体CuFe2O4；其中来自硝酸铁(九水)，Cu2+来自硝酸铜(三水)。
2)将步骤1)制备得到的纳米尖晶石铁氧体与碳材料(本实施例选取GO，氧化石墨烯)在超纯水中混合，混合溶液在恒温磁力搅拌器中于室温、转速30rpm的条件下反应不低于1.5h，得到碳材料包裹的磁性尖晶石铁氧化物TFe2O4(悬浮液)；其中，所述纳米尖晶石铁氧体：碳材料的质量比为16：1；其中，固体(纳米尖晶石铁氧体与碳材料)与超纯水的质量比为3:220。
3)将步骤2)制备得到的碳材料包裹的磁性尖晶石铁氧化物TFe2O4与有机配体、超纯水混合，在室温条件下搅拌至少1h；然后将其转移至聚四氟乙烯反应釜中，在120℃反应12h，将反应后的产物转移至小烧杯，分别用超纯水和乙醇洗涤离心(超纯水70℃洗涤3h，用磁铁分离出产品，再加入50mL乙醇65℃洗涤3h)，60℃干燥过夜，得到的产品即为碳材料包裹尖晶石铁氧化物CuFe2O4原位生长MOFs吸附催化复合体；
其中，
所述有机配体是均苯三甲酸(H3BTC)。
所述碳材料包裹的磁性尖晶石铁氧化物TFe2O4：有机配体：超纯水的质量比为3：1.5：250。
实施例2
与实施例1相比，区别之处仅在于碳材料的选择，碳材料选择为多壁碳纳米管，该多壁碳纳米管为市售，比表面积是80-250m2/g，孔隙体积为0.4-1.2cm3/g；
实施例3
与实施例1相比，区别之处仅在于碳材料的选择，碳材料选择为石墨烯，石墨烯为市售。
实施例4
与实施例1相比，区别之处仅在于碳材料的选择，碳材料选择为生物碳，生物碳为市售。
实施例5
与实施例1相比，区别之处仅在于有机配体的选择，所述有机配体为苯甲酸。
实施例6
与实施例1相比，区别之处仅在于，所述碳材料包裹的磁性尖晶石铁氧化物TFe2O4：有机配体：超纯水的质量比为2：1：200。
实施例7
与实施例1相比，区别之处仅在于，纳米尖晶石铁氧体与碳材料的比例为6：1。
经过检测，以上实施例1-7得到的碳材料包裹尖晶石铁氧化物CuFe2O4原位生长MOFs吸附催化复合体的尺寸和饱和磁化强度如下表1所示：
表1
序号 尺寸(nm)10-100 饱和磁化强度(emu/g)
实施例1 47 19.9
实施例2 35 17
实施例3 40 22
实施例4 42 20.1
实施例5 68 19
实施例6 45 29.3
实施例7 82 20
应用实施例1
将实施例1-7制备得到CuFe2O4@GO@MIL-100(Fe)在催化PMS降解安替比林(ANT)的应用，具体应用方式是：
在25℃，pH＝7条件下，溶液体积为200mL，安替比林浓度为10mg/L，投加催化剂(碳材料包裹尖晶石铁氧化物CuFe2O4原位生长MOFs吸附催化复合体)为50mg，在恒温振荡器的作用下，对上述目标物进行去除。安替比林主要通过CuFe2O4@GO@MIL-100(Fe)催化PMS产生硫酸根自由基、羟基自由基、单线氧等自由基通过氧化被去除。一段时间后可通过外加磁场对催化剂进行回收，通过甲醇或者乙醇进行清洗，再次回收利用。
利用高效液相色谱分别测定反应过程中安替比林(ANT)的浓度，初始点浓度为C0，在0、1、2、3、4、5，10，30min时间点取样，测得浓度即为Ct，去除率计算公式是(C0-Ce)/Co，去除率如表2所示：
表2
Figure BDA0002862719370000081
Figure BDA0002862719370000091
应用实施例2
与应用实施例1相比，将安替比林(ANT)替换为磺胺甲恶唑，其他同应用实施例1。去除率如表3所示：
表3
时间(min) 磺胺甲恶唑浓度(mg/L) 去除率(％)
0 10.00 0
1 1.03 89.7
2 0.73 92.7
3 0.58 94.2
4 0.42 95.8
5 0.39 96.1
10 0.29 97.1
30 0.14 98.6
应用实施例3
与应用实施例1相比，将安替比林(ANT)替换为盐酸阿米替林，其他同应用实施例1。去除率如表4所示：
表4
时间(min) 盐酸阿米替林浓度(mg/L) 去除率(％)
0 10.00 0
1 0.12 98.8
2 0.11 98.9
3 0.09 99.1
4 0.08 99.2
5 0.08 99.2
10 0.06 99.4
30 0.03 99.7
应用实施例4
与应用实施例3相比，区别仅在于，盐酸阿米替林浓度为30μg/L，其他同应用实施例1。去除率如表5所示：
表5
Figure BDA0002862719370000092
Figure BDA0002862719370000101
应用实施例5
与应用实施例1不同之处仅在于，将安替比林(ANT)替换为10mg/L盐酸阿米替林和10mg/LPb离子混合物，其他同应用实施例1。去除率如表6所示：
表6
时间(min) 盐酸阿米替林浓度(mg/L) 去除率(％) Pb浓度(mg/L) 去除率(％)
0 10.00 0 10.00 0
1 0.21 97.9 0.79 92.1
2 0.19 98.1 0.62 93.8
3 0.16 98.4 0.59 94.1
4 0.11 98.9 0.54 94.6
5 0.08 99.2 0.5 95
10 0.07 99.3 0.41 95.9
30 0.05 99.5 0.39 96.1
可以从上表看出在1min内，去除率可以达到99％，10min内去除率可达99.4％，30min中内去除率可达99.7％，而有机物痕量(应用实施例4)去除率可达99.3％，并且，同时去除重金属和有机物，效果依然不受影响。
上述仅为本发明优选的实施例，并不限制于本发明。对于所属领域的技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施例来举例说明。而由此方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种碳材料包裹尖晶石铁氧化物原位生长MOFs吸附催化复合体的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
1)准备磁性纳米材料，所述磁性纳米材料是合成法合成或购买的纳米尖晶石铁氧体；
2)将步骤1)中得到的纳米尖晶石铁氧体与碳材料、超纯水以一定比例制备碳材料包裹的磁性尖晶石铁氧化物TFe2O4；
其中，T为过渡金属元素；
进一步地，所述T为Cu，Co，Mn，Zn，Ni的一种或几种；
更进一步地，所述T为Cu，Co，Mn的一种或几种；
3)将步骤2)得到的碳材料包裹的磁性尖晶石铁氧化物TFe2O4与有机配体、超纯水以一定比例制备碳材料包裹的磁性碳材料原位生长MOFs材料，即为碳材料包裹尖晶石铁氧化物原位生长MOFs吸附催化复合体；
进一步地，所述磁性纳米材料是水热合成法合成的纳米尖晶石铁氧体。
2.根据权利要求1所述的碳材料包裹尖晶石铁氧化物原位生长MOFs吸附催化复合体的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
1)纳米尖晶石铁氧体的制备：将摩尔比例为1:2的T2+/Fe3+(2.5mM-10mM)溶液用NH4OH调节pH大于10，水浴70～100℃加热搅拌1h以上，加热过程中保持溶液pH大于10，反应结束后用磁铁收集有磁性的黑色沉淀，分别用乙醇和超纯水清洗3-4遍，收集产物，即为纳米尖晶石铁氧体；
2)将步骤1)制备得到的纳米尖晶石铁氧体与碳材料在超纯水中混合，混合溶液在恒温磁力搅拌器中于室温、转速20～40rpm的条件下反应不低于1h，得到碳材料包裹的磁性尖晶石铁氧化物TFe2O4；其中，纳米尖晶石铁氧体、碳材料的质量比为(4～10)：(0～1)，其中，固体(纳米尖晶石铁氧体与碳材料)与超纯水的质量比为(3～6):(200～300)；
3)将步骤2)制备得到的碳材料包裹的磁性TFe2O4与有机配体、超纯水混合，常温搅拌超声至少1h得到均一悬浮液，然后将其转移至聚四氟乙烯反应釜中，在90～150℃反应一段时间，将反应后的产物转移至小烧杯，分别用超纯水和乙醇洗涤离心，干燥，得到的产品即为碳材料包裹尖晶石铁氧化物TFe2O4原位生长MOFs吸附催化复合体；
其中，所述碳材料包裹的磁性尖晶石铁氧化物TFe2O4：有机配体：超纯水的质量比为(2-4)：(1-2)：(200-300)；
进一步地，均一悬浮液转移至聚四氟乙烯反应釜中后的反应时间为10h以上；优选为12h以上；
进一步地，干燥温度为40℃以上；优选为55～65℃，进一步优选为60℃；
进一步地，干燥时间为5h以上；优选为8h以上；进一步优选为8～10h。
3.根据权利要求2所述的碳材料包裹尖晶石铁氧化物原位生长MOFs吸附催化复合体的制备方法，其特征是，
所述纳米尖晶石铁氧体：碳材料的质量比为(5-10)：1。
4.根据权利要求2所述的碳材料包裹尖晶石铁氧化物原位生长MOFs吸附催化复合体的制备方法，其特征是，
所述碳材料是多壁碳纳米管、石墨烯/氧化石墨烯、生物碳的一种或多种的组合。
5.根据权利要求2或3所述的碳材料包裹尖晶石铁氧化物原位生长MOFs吸附催化复合体的制备方法，其特征是，
所述纳米尖晶石铁氧体的粒径是20-50nm；
进一步地，所述碳材料的比表面积是50-300m2/g；
进一步地，所述碳化材料是多壁碳纳米管时，所述多壁碳纳米管的比表面积是80-250m2/g，孔隙体积为0.4-1.2cm3/g；
进一步地，所述碳材料是氧化石墨烯。
6.根据权利要求1-5任一所述的碳材料包裹尖晶石铁氧化物原位生长MOFs吸附催化复合体的制备方法，其特征是，
所述有机配体可以是脂肪羧酸、芳香羧酸以及氮杂环羧酸类物质；
进一步地，所述有机配体为均苯三甲酸(H3BTC)；
进一步地，所述碳材料包裹尖晶石铁氧化物TFe2O4原位生长MOFs吸附催化复合体中，所述原位生长MOFs是生长在碳材料包裹的铁氧体上。
7.一种根据权利要求1～6任一项所述制备方法制备得到的碳材料包裹尖晶石铁氧化物原位生长MOFs吸附催化复合体。
8.根据权利要求7所述的碳材料包裹尖晶石铁氧化物原位生长MOFs吸附催化复合体，其特征是，所述碳材料包裹尖晶石铁氧化物原位生长MOFs吸附催化复合体的尺寸是10-100nm，饱和磁化强度为15-35emu/g。
9.一种权利要求7或8所述的碳材料包裹尖晶石铁氧化物原位生长MOFs吸附催化复合体在制备水处理吸附剂和/或水处理过滤柱填充材料中的应用。
10.一种权利要求7或8所述的碳材料包裹尖晶石铁氧化物原位生长MOFs吸附催化复合体在催化PMS、PDS、H2O2、FeO4 2-以及FeO4 2-/H2O2降解有机污染物方面的应用。
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