CN115155526B - 一种处理核废水的富勒烯共价有机框架材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种处理核废水的富勒烯共价有机框架材料的制备方法，利用氧化富勒烯、对苯二酚和甲醛制备的磁性富勒烯碳/气凝胶与对苯二胺和均三苯甲醛形成的共价有机框架相结合进行制备。将其应用于水域环境中放射性元素的吸附，能够实现较好的清除效果。在适当的制备条件下，该材料对水中碘的吸附量可达1735.28 mg/g，去除率高达96.31%；对水中钴的吸附量为35.24 mg/g；对水中锶的吸附量为153.19 mg/g；对氘、氚的去除率达到90.23%和92.07%。材料吸附能力强、制备方式简单，具有较好的应用前景。

Description

一种处理核废水的富勒烯共价有机框架材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种处理核废水的富勒烯共价有机框架材料的制备方法。将其
应用于核污染废水处理领域，能够起到对放射性元素有效的吸附处理效果。
背景技术
核能是一种新兴的清洁能源，在生活中应用到的领域越来越多，其中核电站便是核能在生活中应用的一个典型例子。在核能带来便利的同时，其缺点和弊端仍不可忽视，如几次重大核泄漏都带来短期难以修复的灾难。核电站污染废水中主要辐射源来自碘元素（主要为I-131、I-127和I-124，核电站废水中主要含有I-131）、钴元素（主要为Co-16）、锶元素（主要为Sr-90）以及带有放射性的氘（D）和氚（T），这些放射性元素有着放射性强、流动性高、易溶于水和半衰期长的特点，如何对其进行高效谨慎的处理，防止水域中核辐射对环境和生物造成恶劣的影响成为当下急需解决的问题。
水域环境中，放射性碘元素主要以无机碘和有机碘的形式存在。其中无机碘主要包括碘离子（I-）和碘酸根离子（IO3 -）等，有机碘主要包括一碘甲烷（CH3I）和三碘甲烷（CHI3）等，而钴和锶在废水中均以离子形式存在（Co2+、Sr2+）。目前，针对放射性元素的去除方法包括：化学试剂法、离子交换法、吸附法和生物处理法等。其中，吸附法以使用成本低、适合大面积处理和无二次污染的特点成为当下研究的热点。
吸附法是指利用吸附材料对水中放射性元素进行处理的一种方法。在吸附过程中，吸附材料通过自身孔隙或表面官能团使含有放射性的物质附着在吸附材料的表面和孔道，从而对放射性元素进行去除。针对放射性元素吸附处理，常用的吸附材料包括：碳基材料（活性炭）、天然无机材料（沸石、滑石等）、有机框架材料（多孔有机聚合物）和生物材料等。经过研究后发现，有机框架材料对放射性元素的吸附符合当前人们的期望。
共价有机框架（COFs）是一类通过有机构筑单元精确排列连接形成的有机多孔晶型聚合物。按照其制备原料，COFs可分为：含硼COFs（COF-1）、氰基聚合COFs（CTF-1）和亚胺基COFs（COF-300）。其中亚胺基COFs按照制备方式又可分为两种，一种是醛与酰肼结合形成的肼型COFs，另一种是醛与胺基发生席夫碱反应形成的席夫碱型COFs。COFs作为一种新型吸附材料，以其高比表面积和孔隙率、稳定性好和含有丰富表面官能团成为放射性元素理想的吸附材料。
结合以上因素，本发明利用磁性富勒烯碳气凝胶作为载体，在其表面接枝构建共价有机框架，制备一种处理核废水的富勒烯共价有机框架材料的制备方法。将其投入核废水处理领域，能够对水中放射性元素进行吸附处理，具备一定的应用前景。
发明内容
本发明提供了一种处理核废水的富勒烯共价有机框架材料的制备方法，其制备流程主要包括以下若干步骤：
（1）按照1:5:5~1:20:20的质量比称取氧化富勒烯（FE）悬浮液、间二苯酚（R）和甲醛（F），将三者充分搅拌，搅拌过程中向混合溶液中加入0.5~1.5 mol/L碳酸钠（Na2CO3）溶液，继续搅拌至充分混合。将混合溶液置入80~95℃的恒温干燥箱中反应7 d，制得FE/RF初产物，将初产物冷冻干燥后制得富勒烯碳气凝胶（FE/RF）。
（2）按照质量比1:5~1:3的比例称取浓硝酸和浓硫酸，将两者充分混合配置成混合酸性溶液，称取一定量FE/RF置入混合酸溶液中。将混合物质在60℃下水浴加热搅拌8~12h，之后将去离子水不断加入其中，直至pH达到7，将固体过滤、烘干至恒重，得到羟基化富勒烯碳气凝胶（FE/RF-OH）。
（3）取一定量六水合氯化铁（FeCl3·6H2O）和二水合氯化亚铁（FeCl2·2H2O）按照1:1~3:1的质量比溶于去离子水中，加入3~5 mL浓度为10 mol/L的盐酸，搅拌均匀，配置成铁离子溶液。
（4）取（1）中制备的FE/RF-OH置入2 mol/L的NaOH溶液中，之后将混合物倒入三口烧瓶，在氮气保护下50℃水浴超声搅拌30 min，在此期间不断滴入步骤（2）中所述铁离子溶液，制备磁性富勒烯碳气凝胶（FE/RF-Fe3O4）。待反应一段时间后，用强磁铁吸附生成的固体颗粒，并用去离子水对其进行冲洗至中性，烘干至恒重。
（5）取（3）所述FE/RF-Fe3O4按照2:1~6:1的质量比例加入到均三苯甲醛中，在干燥HCl气体的环境下反应4~8 h，期间发生的反应如图2所示。反应结束过滤烘干至恒重，得到磁性富勒烯碳气凝胶接枝均三苯甲醛材料。
（6）按照3:1~5:2的质量比称取对苯二胺和步骤（4）中混合固体加入N-甲基吡咯烷酮（NMP）中，超声震荡分散30 min，之后向溶液中加入冰醋酸（CH3COOH），继续超声震荡分散2~4 h，期间发生的反应如图3所示。将得到的悬浊液经过冷冻、真空脱气处理后，在高温环境下密封静置得到初产物。
（7）取步骤（4）中初产物用NMP抽滤洗涤，然后分别用四氢呋喃和四氯化碳索氏提取12 h，干燥至恒重得到磁性富勒烯碳气凝胶搭载共价有机框架材料，其结构如图4所示。
本发明制得的吸附材料优势在于：
（1）本发明涉及的磁性富勒烯碳气凝胶搭载共价有机框架材料制备方法简单，操作便捷，适用于大规模工业化生产；
（2）磁性富勒烯碳气凝胶的引入一方面提高了整个体系的比表面积和孔隙率，提升了对放射性元素的吸附能力；另一方面磁性特质有利于使用后对材料的回收，防止因为回收不及时导致的二次污染；
（3）本发明涉及磁性富勒烯碳气凝胶搭载共价有机框架材料的SEM和TEM分别如图5和图6所示。由两种表征方式可知，磁性富勒烯碳气凝胶搭载共价有机框架材料由大量颗粒聚集而成，并且具有多层覆叠的状态。这表明磁性富勒烯碳气凝胶搭载共价有机框架材料有着较大的比表面积，拥有较好的吸附能力；
（4）本发明涉及磁性富勒烯碳气凝胶搭载共价有机框架材料的氮气吸附-脱附图如图7所示。通过测试氮气的吸附-脱附等温线表征材料的孔性质，标准状态下相对压力（p/p0）较低时，材料对氮气的吸附量快速增大，说明材料表面存在大量的孔隙。在相对压力为0.2~0.5时，对氮气的吸附量再一次提高，表明材料内部也存在孔隙。经过非定域密度泛函理论计算得到材料的孔径分布曲线如图8所示，可见孔径集中在1.1 nm和3.6 nm处。经过测量，本发明涉及材料的比表面积为758 m2/g，孔体积为0.48 cm3/g，表明材料整体疏松多孔，可以提供较多的吸附位点；
（5）碘是一个电子受体，与很弱的电子供给体都可以形成电子转移化合物，当吸附材料中具有N、O、S、C=O、-OH及π键等供电子的原子或基团存在时，电子给受体接触，二者通过电荷形成电子转移化合物实现吸附。本发明涉及材料中含有苯、胺基等供电子官能团，并且拥有π键，能够对碘元素形成较好地吸附，材料对碘的吸附效果如图9所示；
（6）对于废水中氘（D）和氚（T），其能与材料富勒烯碳气凝胶中碳原子进行有效结合，在碳原子正上方形成对应的垂直于碳原子的C-D和C-T键，实现吸附。理论上讲，D、T与碳原子的结合都将使碳原子产生移动，原来C-C键的sp2杂化会变成sp3杂化。经过检测发现富勒烯碳气凝胶表面有吸附能的变化，证明本发明涉及材料能对D和T有着较好的化学吸附能力；
（7）针对钴离子和锶离子，一方面FE/RF-OH表面存在有大量羟基可与两离子发生络合反应，通过生成络合物的方式将离子紧紧吸附在材料表面；另一方面，材料可与离子在静电作用下发生物理吸附。对钴离子和锶离子有着较好的吸附效果，本发明涉及材料对钴离子和锶离子的吸附效果如图10和图11所示。
附图说明
图1 磁性富勒烯碳气凝胶搭载共价有机框架材料制备流程图；
图2 磁性富勒烯碳气凝胶与均三苯甲醛反应方程式；
图3 磁性富勒烯碳气凝胶搭载均三苯甲醛与对苯二胺反应方程式；
图4 磁性富勒烯碳气凝胶搭载共价有机框架材料结构图；
图5 磁性富勒烯碳气凝胶搭载共价有机框架材料SEM图；
图6 磁性富勒烯碳气凝胶搭载共价有机框架材料TEM图；
图7 磁性富勒烯碳气凝胶搭载共价有机框架材料吸附脱附图；
图8 磁性富勒烯碳气凝胶搭载共价有机框架材料孔径分布图；
图9 磁性富勒烯碳气凝胶搭载共价有机框架材料对碘元素吸附效果图；
图10 磁性富勒烯碳气凝胶搭载共价有机框架材料对钴元素吸附效果图；
图11 磁性富勒烯碳气凝胶搭载共价有机框架材料对锶元素吸附效果图。
具体实施方式
下面通过具体的实施例并结合附图1-11对本发明做进一步的详细描述。
第一实施例：
在本实施例中，按照1:5:5的质量比称取氧化富勒烯悬浮液、间二苯酚和甲醛，将三者充分搅拌，搅拌过程中向混合溶液中加入0.5 mol/L碳酸钠（Na2CO3）溶液，继续搅拌至充分混合。将混合溶液置入90℃的恒温干燥箱中反应7 d，制得FE/RF初产物，将初产物冷冻干燥后制得富勒烯碳气凝胶（FE/RF）。
按照1:3的质量比称取浓硝酸和浓硝酸并将两者充分混合，称取一定量FE/RF置入混合酸溶液中，60℃下水浴搅拌10 h，用去离子水不断冲洗至中性，将反应后得到的FE/RF-OH过滤、烘干至恒重。按照3:1的质量比称取六水合氯化铁和二水合氯化亚铁，再加入5 mL浓度为10 mol/L的盐酸，配置铁离子溶液，将FE/RF-OH、2 mol/L氢氧化钠溶液置入三口烧瓶中，在氮气保护下50℃水浴超声搅拌30 min，在此期间不断滴入铁离子溶液，制备FE/RF-Fe3O4，用强磁铁吸附去除，清洗至中性，烘干至恒重。
将制备的FE/RF- Fe3O4按照6:1的质量比加入至均三苯甲醛中，在干燥HCl气体环境中反应6 h，反应后将固体过滤烘干至恒重，得到磁性多壁碳纳米管接枝均三苯甲醛材料。将该材料按照3:1的质量比与对苯二胺加入到NMP中，超声震荡30 min后，向溶液中加入冰醋酸，继续震荡分散4 h，将得到的悬浊液经过冷冻、真空脱气处理后，在高温环境下密封静置得到初产物。将初产物用NMP抽滤洗涤，然后分别用四氢呋喃和四氯化碳索氏提取12h，干燥至恒重得到磁性富勒烯碳气凝胶搭载共价有机框架材料。
根据吸附实验，按照该实施例条件所制备的磁性富勒烯碳气凝胶搭载共价有机框架材料对水中对应元素的吸附量如下：经过紫外分光光度计（UV-VIS）测量后发现，材料碘元素的吸附量为1668.13 mg/g，去除率为92.58%；经过电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）扫描后发现，材料对钴的吸附量为29.78 mg/g；经过原子吸收光谱仪（AAS）扫描发现，材料对锶吸附量为142.23 mg/g；经过气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）扫描发现，材料对氘和氚的去除率达到83.56%、85.13%。
实施例2
在本实施例中，按照1:10:10的质量比称取氧化富勒烯悬浮液、间二苯酚和甲醛，将三者充分搅拌，搅拌过程中向混合溶液中加入1.0 mol/L碳酸钠（Na2CO3）溶液，继续搅拌至充分混合。将混合溶液置入80℃的恒温干燥箱中反应7 d，制得FE/RF初产物，将初产物冷冻干燥后制得富勒烯碳气凝胶（FE/RF）。
按照1:3的质量比称取浓硝酸和浓硝酸并将两者充分混合，称取一定量FE/RF置入混合酸溶液中，60℃下水浴搅拌8 h，用去离子水不断冲洗至中性，将反应后得到的FE/RF-OH过滤、烘干至恒重。按照2:1的质量比称取六水合氯化铁和二水合氯化亚铁，再加入5 mL浓度为10 mol/L的盐酸，配置铁离子溶液，将FE/RF-OH、2 mol/L氢氧化钠溶液置入三口烧瓶中，在氮气保护下50℃水浴超声搅拌30 min，在此期间不断滴入铁离子溶液，制备FE/RF-Fe3O4，用强磁铁吸附去除，清洗至中性，烘干至恒重。
将制备的FE/RF-Fe3O4按照4:1的质量比加入至均三苯甲醛中，在干燥HCl气体环境中反应6 h，反应后将固体过滤烘干至恒重，得到磁性多壁碳纳米管接枝均三苯甲醛材料。将该材料按照4:1的质量比与对苯二胺加入到NMP中，超声震荡30 min后，向溶液中加入冰醋酸，继续震荡分散2 h，将得到的悬浊液经过冷冻、真空脱气处理后，在高温环境下密封静置得到初产物。将初产物用NMP抽滤洗涤，然后分别用四氢呋喃和四氯化碳索氏提取12 h，干燥至恒重得到磁性富勒烯碳气凝胶搭载共价有机框架材料。
根据吸附实验，按照该实施例条件所制备的磁性富勒烯碳气凝胶搭载共价有机框架材料对水中碘元素的吸附量为1735.28 mg/g，去除率为96.31%；对水中钴的吸附量为35.24 mg/g；对水中锶的吸附量为153.19 mg/g；对氘和氚的去除率达到90.23%、92.07%。
实施例3
在本实施例中，按照1:15:15的质量比称取氧化富勒烯悬浮液、间二苯酚和甲醛，将三者充分搅拌，搅拌过程中向混合溶液中加入1.5 mol/L碳酸钠（Na2CO3）溶液，继续搅拌至充分混合。将混合溶液置入95℃的恒温干燥箱中反应7 d，制得FE/RF初产物，将初产物冷冻干燥后制得富勒烯碳气凝胶（FE/RF）。
按照1:4的质量比称取浓硝酸和浓硝酸并将两者充分混合，称取一定量FE/RF置入混合酸溶液中，60℃下水浴搅拌12 h，用去离子水不断冲洗至中性，将反应后得到的FE/RF-OH过滤、烘干至恒重。按照1:1的质量比称取六水合氯化铁和二水合氯化亚铁，再加入3 mL浓度为10 mol/L的盐酸，配置铁离子溶液，将FE/RF-OH、2 mol/L氢氧化钠溶液置入三口烧瓶中，在氮气保护下50℃水浴超声搅拌30 min，在此期间不断滴入铁离子溶液，制备FE/RF-Fe3O4，用强磁铁吸附去除，清洗至中性，烘干至恒重。
将制备的FE/RF-Fe3O4按照2:1的质量比加入至均三苯甲醛中，在干燥HCl气体环境中反应4 h，反应后将固体过滤烘干至恒重，得到磁性多壁碳纳米管接枝均三苯甲醛材料。将该材料按照5:1的质量比与对苯二胺加入到NMP中，超声震荡30 min后，向溶液中加入冰醋酸，继续震荡分散3 h，将得到的悬浊液经过冷冻、真空脱气处理后，在高温环境下密封静置得到初产物。将初产物用NMP抽滤洗涤，然后分别用四氢呋喃和四氯化碳索氏提取12 h，干燥至恒重得到磁性富勒烯碳气凝胶搭载共价有机框架材料。
根据吸附实验，按照该实施例条件所制备的磁性富勒烯碳气凝胶搭载共价有机框架材料对水中碘元素的吸附量为1571.56 mg/g，去除率为87.29%；对水中钴的吸附量为30.06 mg/g；对水中锶的吸附量为147.33 mg/g；对氘和氚的去除率达到79.41%、83.65%。
实施例4
在本实施例中，按照1:20:20的质量比称取氧化富勒烯悬浮液、间二苯酚和甲醛，将三者充分搅拌，搅拌过程中向混合溶液中加入0.5 mol/L碳酸钠（Na2CO3）溶液，继续搅拌至充分混合。将混合溶液置入80℃的恒温干燥箱中反应7 d，制得FE/RF初产物，将初产物冷冻干燥后制得富勒烯碳气凝胶（FE/RF）。
按照1:5的质量比称取浓硝酸和浓硝酸并将两者充分混合，称取一定量FE/RF置入混合酸溶液中，60℃下水浴搅拌10 h，用去离子水不断冲洗至中性，将反应后得到的FE/RF-OH过滤、烘干至恒重。按照3:1的质量比称取六水合氯化铁和二水合氯化亚铁，再加入4 mL浓度为10 mol/L的盐酸，配置铁离子溶液，将FE/RF-OH、2 mol/L氢氧化钠溶液置入三口烧瓶中，在氮气保护下50℃水浴超声搅拌30 min，在此期间不断滴入铁离子溶液，制备FE/RF-Fe3O4，用强磁铁吸附去除，清洗至中性，烘干至恒重。
将制备的FE/RF-Fe3O4按照6:1的质量比加入至均三苯甲醛中，在干燥HCl气体环境中反应8 h，反应后将固体过滤烘干至恒重，得到磁性多壁碳纳米管接枝均三苯甲醛材料。将该材料按照5:2的质量比与对苯二胺加入到NMP中，超声震荡30 min后，向溶液中加入冰醋酸，继续震荡分散4 h，将得到的悬浊液经过冷冻、真空脱气处理后，在高温环境下密封静置得到初产物。将初产物用NMP抽滤洗涤，然后分别用四氢呋喃和四氯化碳索氏提取12 h，干燥至恒重得到磁性富勒烯碳气凝胶搭载共价有机框架材料。
根据吸附实验，按照该实施例条件所制备的磁性富勒烯碳气凝胶搭载共价有机框架材料对水中碘元素的吸附量为1602.79 mg/g，去除率为88.95%；对水中钴的吸附量为27.69 mg/g；对水中锶的吸附量为145.21 mg/g；对氘和氚的去除率达到75.94%、81.97%。
实施例5
在本实施例中，按照1:5:5的质量比称取氧化富勒烯悬浮液、间二苯酚和甲醛，将三者充分搅拌，搅拌过程中向混合溶液中加入1.0 mol/L碳酸钠（Na2CO3）溶液，继续搅拌至充分混合。将混合溶液置入90℃的恒温干燥箱中反应7 d，制得FE/RF初产物，将初产物冷冻干燥后制得富勒烯碳气凝胶（FE/RF）。
按照1:4的质量比称取浓硝酸和浓硝酸并将两者充分混合，称取一定量FE/RF置入混合酸溶液中，60℃下水浴搅拌12 h，用去离子水不断冲洗至中性，将反应后得到的FE/RF-OH过滤、烘干至恒重。按照3:1的质量比称取六水合氯化铁和二水合氯化亚铁，再加入3mL浓度为10 mol/L的盐酸，配置铁离子溶液，将FE/RF-OH、2 mol/L氢氧化钠溶液置入三口烧瓶中，在氮气保护下50℃水浴超声搅拌30 min，在此期间不断滴入铁离子溶液，制备FE/RF-Fe3O4，用强磁铁吸附去除，清洗至中性，烘干至恒重。
将制备的FE/RF-Fe3O4按照3:1的质量比加入至均三苯甲醛中，在干燥HCl气体环境中反应5 h，反应后将固体过滤烘干至恒重，得到磁性多壁碳纳米管接枝均三苯甲醛材料。将该材料按照4:1的质量比与对苯二胺加入到NMP中，超声震荡30 min后，向溶液中加入冰醋酸，继续震荡分散7 h，将得到的悬浊液经过冷冻、真空脱气处理后，在高温环境下密封静置得到初产物。将初产物用NMP抽滤洗涤，然后分别用四氢呋喃和四氯化碳索氏提取12 h，干燥至恒重得到磁性富勒烯碳气凝胶搭载共价有机框架材料。
根据吸附实验，按照该实施例条件所制备的磁性富勒烯碳气凝胶搭载共价有机框架材料对水中碘元素的吸附量为1718.21 mg/g，去除率为95.40%；对水中钴的吸附量为32.66 mg/g；对水中锶的吸附量为147.72 mg/g；对氘和氚的去除率达到81.44%、87.55%。
实施例6
在本实施例中，按照1:10:10的质量比称取氧化富勒烯悬浮液、间二苯酚和甲醛，将三者充分搅拌，搅拌过程中向混合溶液中加入1.0 mol/L碳酸钠（Na2CO3）溶液，继续搅拌至充分混合。将混合溶液置入95℃的恒温干燥箱中反应7 d，制得FE/RF初产物，将初产物冷冻干燥后制得富勒烯碳气凝胶（FE/RF）。
按照1:4的质量比称取浓硝酸和浓硝酸并将两者充分混合，称取一定量FE/RF置入混合酸溶液中，60℃下水浴搅拌9 h，用去离子水不断冲洗至中性，将反应后得到的FE/RF-OH过滤、烘干至恒重。按照2:1的质量比称取六水合氯化铁和二水合氯化亚铁，再加入4 mL浓度为10 mol/L的盐酸，配置铁离子溶液，将FE/RF-OH、2 mol/L氢氧化钠溶液置入三口烧瓶中，在氮气保护下50℃水浴超声搅拌30 min，在此期间不断滴入铁离子溶液，制备FE/RF-Fe3O4，用强磁铁吸附去除，清洗至中性，烘干至恒重。
将制备的FE/RF-Fe3O4按照5:1的质量比加入至均三苯甲醛中，在干燥HCl气体环境中反应6 h，反应后将固体过滤烘干至恒重，得到磁性多壁碳纳米管接枝均三苯甲醛材料。将该材料按照3:1的质量比与对苯二胺加入到NMP中，超声震荡30 min后，向溶液中加入冰醋酸，继续震荡分散3 h，将得到的悬浊液经过冷冻、真空脱气处理后，在高温环境下密封静置得到初产物。将初产物用NMP抽滤洗涤，然后分别用四氢呋喃和四氯化碳索氏提取12 h，干燥至恒重得到磁性富勒烯碳气凝胶搭载共价有机框架材料。
根据吸附实验，按照该实施例条件所制备的磁性富勒烯碳气凝胶搭载共价有机框架材料对水中碘元素的吸附量为1677.49 mg/g，去除率为93.11%；对水中钴的吸附量为31.12 mg/g；对水中锶的吸附量为145.58 mg/g；对氘和氚的去除率达到80.17%、88.72%。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案。

Claims (1)

1.一种处理核废水的富勒烯共价有机框架材料的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
1）按照1:5:5~1:20:20的质量比称取氧化富勒烯FE悬浮液、间二苯酚R和甲醛F，将三者充分搅拌，搅拌过程中向混合溶液中加入0.5~1.5 mol/L碳酸钠溶液，继续搅拌至充分混合；
将混合溶液置入80~95℃的恒温干燥箱中反应7 d，制得FE/RF初产物，将初产物冷冻干燥后制得富勒烯碳气凝胶；
2）按照质量比1:5~1:3的比例称取浓硝酸和浓硫酸，将两者充分混合配置成混合酸性溶液，称取一定量富勒烯碳气凝胶置入混合酸溶液中；将混合物质在60℃下水浴加热搅拌8~12 h，之后将去离子水不断加入其中，直至pH达到7，将固体过滤、烘干至恒重，得到羟基化富勒烯碳气凝胶FE/RF-OH；
3）取一定量六水合氯化铁、二水合氯化亚铁按照1:1~3:1的质量比溶于去离子水中，加入3~5 mL浓度为10 mol/L的盐酸，搅拌均匀，配置成铁离子溶液；
4）取所述步骤2）中制备的FE/RF-OH置入2 mol/L的NaOH溶液中，之后将混合物倒入三口烧瓶，在氮气保护下50℃水浴超声搅拌30 min，在此期间不断滴入步骤3）中所述铁离子溶液，制备磁性富勒烯碳气凝胶FE/RF-Fe3O4；待反应一段时间后，用强磁铁吸附生成的固体颗粒，并用去离子水对其进行冲洗至中性，烘干至恒重；
5）取所述步骤4）中所述FE/RF-Fe3O4按照2:1~6:1的质量比例加入到均三苯甲醛中，在干燥HCl气体的环境下反应4~8 h；反应结束过滤烘干至恒重，得到磁性富勒烯碳气凝胶接枝均三苯甲醛材料；
6）按照3:1~5:2的质量比称取对苯二胺和步骤5）中的磁性富勒烯碳气凝胶接枝均三苯甲醛材料加入N-甲基吡咯烷酮NMP中，超声震荡分散30 min，之后向溶液中加入冰醋酸CH3COOH，继续超声震荡分散2~4 h；将得到的悬浊液经过冷冻、真空脱气处理后，在高温环境下密封静置得到初产物；
7）取所述步骤6）中初产物用NMP抽滤洗涤，然后分别用四氢呋喃和四氯化碳索氏提取12 h，干燥至恒重得到磁性富勒烯碳气凝胶搭载共价有机框架材料。
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